大学物理课件：第9章 气体动理论

热学热运动是物体中分子或原子的无规则运动。研究分子热运动的规律的理论称为热学。

第9章气体动理论

热学的研究的对象(东西)称为热力学系统，系统。

与外界无能量交换，无物质交换——孤立系统。第1节热力学系统和运动状态一,热力学系统

与外界有能量交换，无物质交换——封闭系统

与外界有能量交换，有物质交换——开放系统。系统之外的东西就叫外界。

研究系统状态和状态演化，热力学与气体动理论采用的方法不

热力学：宏观理论，用V、T、p等宏观量描述系统性质。

第1节热力学系统和运动状态二,宏观量与微观量

气体动理论：微观理论，用分子质量、x、动量等微观量描述系统。

同。这个平衡态将一直保持下去，受到外界影响它才被如系统不受外界影响，经过一段时间后必定达到

状态分2类：平衡态、非平衡态。看一个实例：正在剧烈变化的状态则是非平衡态。第1节热力学系统和运动状态三,平衡态与状态参量这个不变化的状态叫平衡态。

真空正在扩散达到不再变化的状态实验证明：一个不变的态。破坏。…

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系统处于平衡态，有一组物理量集合表示这个平衡态——状态参量。

比如质量为m、分子数为N的气体处平衡态时，其压强p、温度T、质量密度r、分子数密度n等都可用来确定这个平衡态，成为状态参量。第1节热力学系统和运动状态三,平衡态与状态参量

实验表明:气体3个物理量T、p、

V其它参量可以用方程

T=T(p,V)确定下来，这个方程叫状态方程。以独立的状态参量为坐标所画出的图叫状态图。pVo12V1V2p2p1状态图上，一个点对应一个状态。

状态可以变化，有变化就有一个过程：从初态→末态的过程——热力学过程（过程）。第1节热力学系统和运动状态四,热力学过程、过程曲线

上面的抽掉中间隔板系统不能实现准静态过程，但下面缓慢移动的气缸中可以实现：真空最后的状态开始的状态中间态末态初态如中间状态也是平衡态，则过程叫做准静态过程。…

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否则叫做非准静态过程。…

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无限缓慢的热力学过程往往是准静态热力学过程不是准静态准静态热力学过程的所有中间状态都可在状态图上表示，第1节热力学系统和运动状态四,热力学过程、过程曲线这些点连成一条曲线，叫热力学过程曲线。…

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pVo2V2p21V1p12个系统挨在一起，会交换热，过段时间，热交换停止，2系统状态不再改变，2者达到新热平衡。第1节热力学系统和运动状态五,温度、热力学第0定律

实验证明：系统A、B与系统C接触，且都与系统C达成热平衡，则A、B也处于热平衡——热力学第0定律。热力学第0定律是能够进行温度测量的依据。热力学第0定律也是温度定义的依据。第1节热力学系统和运动状态五,温度、热力学第0定律温度的数字表示——温标。温标与测温物质有关。

以热力学第二定律为基础可定义一个与测温物质无关的温标，它与摄氏温标的关系为2个系统挨在一起，会交换热，过段时间，热交换停止，2系统状态不再改变，2者达到新热平衡。

实验证明：系统A、B与系统C接触，且都与系统C达成热平衡，则A、B也处于热平衡——热力学第0定律。热力学第0定律是能够进行温度测量的依据。热力学第0定律也是温度定义的依据。

气体是热力学中较简单的热力学系统。第2节理想气体状态方程与微观模型

理想气体(perfectgas)是最简单的热力学系统。

理想气体有3个状态参量T、p、V。第2节理想气体状态方程与微观模型3个量之间满足一个方程其中n＝m/M为气体的摩尔数，M为气体摩尔质量，R＝8.31J/(mol.K)为气体普适常数。

由阿伏伽德罗常数NA=6.022×1023(1/mol)引入玻耳兹曼常数则分子数密度二,理想气体状态方程第2节理想气体状态方程与微观模型【例题7-2】设太阳为一密度均匀的氢气体球，如果已知其中心压强为1.