平衡态理想气体物态方程

1本章以气体为研究对象，从气体分子热运动的观点出发，运用统计方法来研究大量气体分子的热运动规律并对理想气体的热学性质给予微观说明——气体动理论。目的：了解一些气体性质的微观解释，学习一些统计物理的基本概念和方法。气体动理论2气体动理论的基本观点分子的观点：宏观物体是由大量微粒——分子（或原子）组成的。分子运动的观点：物体中的分子处于永不停息的无规则运动中，其激烈程度与温度有关。分子力的观点：分子之间存在着相互作用力。从上述气体动理论的基本观点出发，研究和说明宏观物体的各种现象和本质是统计物理学的任务。3

研究对象

热运动:构成宏观物体的大量微观粒子的永不休止的无规则运动.

热现象:与温度有关的物理性质的变化.研究对象特征

单个分子:无序、具有偶然性、遵循力学规律.整体(大量分子):服从统计规律.4

宏观量:表示大量分子集体特征的物理量(可直接测量),如p，V，T

等.

微观量:描述个别分子运动状态的物理量(不可直接测量)，如分子的m

，等.宏观量微观量统计平均56一、气体物态参量1、系统与外界热力学系统（简称系统）在热力学中，把所要研究的对象，即由大量微观粒子组成的物体或物体系称为热力学系统。系统的外界（简称外界）能够与所研究的热力学系统发生相互作用的其它物体，称为外界。72、气体的物态参量1、气体的体积V气体的体积V是指气体分子无规则热运动所能到达的空间。对于密闭容器中的气体，容器的体积就是气体的体积。单位：m32、压强p压强P是大量分子与容器壁相碰撞而产生的，它等于容器壁上单位面积所受到的正压力。p=F/S单位：

1Pa=1N.m-2

标准大气压:纬度海平面处,时的大气压.83、温度T温度的高低反映分子热运动激烈程度。(1)热力学温标T，单位：K(2)摄氏温标t，单位：0C00C——水的三相点温度1000C——水的沸腾点温度(3)华氏温标F，单位0F320F——水的三相点温度2120F——水的沸腾点温度关系：T=273.15+tF=9t/5+329

一定量的气体，在不受外界的影响下，经过一定的时间，系统达到一个稳定的宏观性质不随时间变化的状态称为平衡态.

三、平衡态

一个系统与外界之间没有能量和物质的传递，系统的能量也没有转化为其它形式的能量，系统的组成及其质量均不随时间而变化，这样的状态叫做热力学平衡态。1、定义热力学平衡态10真空膨胀2、说明（1）平衡态是一个理想状态；（2）平衡态是一种动态平衡－－热动平衡；（3）对于平衡态，可以用pV图上的一个点来表示。11平衡态的特点(1)单一性(p，

T

处处相等)；(2)物态的稳定性——与时间无关；(3)自发过程的终点；(4)热动平衡(有别于力平衡).12

物态方程:理想气体平衡态宏观参量间的函数关系.四、理想气体的物态方程1、物态方程

在p、V、T三个状态参量之间一定存在某种关系，即其中一个状态参量是其它两个状态参量的函数，如T=T(P,V)——一定量气体处于平衡态时的物态方程132、理想气体的定义在温度不太低(与室温相比)和压强不太大(与大气压相比)时，有三条实验定律Boyle-Mariotte定律等温过程中pV=const

Gay-Lussac定律等体过程中p/T=const

Charles定律等压过程中V/T=const

Avogadro定律：在同样的温度和压强下，相同体积的气体含有相同数量的分子。在标准状态下，1摩尔任何气体所占有的体积为22.4升。理想气体的定义：在任何情况下都遵守上述三个实验定律和Avogadro定律的气体称为理想气体。14摩尔气体常量对一定质量的同种气体理想气体物态方程一15k称为玻耳兹曼常量.n=N/V，为气体分子数密度.理想气体物态方程二16四热力学第零定律或热平衡定律如果物体A和B分别与物体C