高二物理竞赛热运动的描述 理想气体模型和状态方程课件

第五章气体动理论§4-1热运动的描述理想气体模型和状态方程第二篇热学(Heat)2引言1、研究对象：热力学系统。物质分子的热运动。任何物质都由大量分子组成，分子之间有一定的间隙；分子处于永不停息的运动状态；分子间存在相互作用力。

2、研究内容：与热现象有关的性质和规律热现象：物质中大量分子热运动的集体表现。

研究方法：1）微观描述方法——统计物理方法（第五章气体动理论）从物质的微观结构(气体分子模型)出发，用统计的方法，研究热现象及其规律的微观本质。用微观解释宏观！2）宏观描述方法——热力学方法（第六章热力学基础）由实验确定的基本规律，研究热现象的宏观特性和规律。对系统进行整体描述。实用。仅从宏观考虑！3引言1、研究对象：热力学系统。物质分子的热运动。任何物质都由大量分子组成，分子之间有一定的间隙；分子处于永不停息的运动状态；分子间存在相互作用力。

2、研究内容：与热现象有关的性质和规律热现象：物质中大量分子热运动的集体表现。

研究方法：1）微观描述方法——统计物理方法（第五章气体动理论）从物质的微观结构(气体分子模型)出发，用统计的方法，研究热现象及其规律的微观本质。用微观解释宏观！2）宏观描述方法——热力学方法（第六章热力学基础）由实验确定的基本规律，研究热现象的宏观特性和规律。对系统进行整体描述。实用。仅从宏观考虑！平衡态统计物理学：一个基本假设：等概率原理一个基本观点：统计平均一个基本方法：统计方法45.气体动理论5.1热运动的描述理想气体模型和状态方程5.2分子热运动和统计规律5.3气体动理论的压强和温度公式5.4能量均分定理理想气体的内能5.5麦克斯韦速率分布律5.6*麦克斯韦-玻尔兹曼能量分布律

重力场中粒子按高度的分布5.7分子碰撞和平均自由程5.8*气体的输运现象5.9真实气体范德瓦耳斯方程Kinetic

TheoryofGases

状态参量平衡态准静态过程理想气体的状态方程气体分子运动论结合统计方法给宏观热学规律以微观的可靠解释，这种宏观物理次序用组成体系的微观粒子的运动进行解释，是二十世纪物理学进展的典型例子，说明人类对自然界的认识从宏观深入到微观，进入到一个全新的物质结构层次。5气体的状态参量

（宏观量）状态参量：描述状态的变量。体积（V）：气体分子所能达到的空间。[m3]压强（p）：气体作用在容器壁单位面积上的指向容器壁的垂直作用力，大量气体分子对容器壁碰撞的宏观表现。[Pa]1Pa=1N/m2;1atm(标准大气压)=101,325Pa温度（T、t）：物体的冷热程度(直观意义)，

反映物质内部分子运动剧烈程度(微观实质)。[K：热力学温标、℃：摄氏温标]

T=t+273.15

6气体的状态热力学（动）平衡状态：气体处于热平衡、力学平衡、化学平衡状态。其状态参量：（p

、V、T）平衡态：不受外界影响的条件下（与外界无任何形式的物质与能量交换），系统的宏观性质(p、V、T)不随时间变化的状态。

理想状态；微观：动态平衡，宏观：值不变。(与力学平衡截然不同)平衡过程：气体从一个状态变到另一个状态时，所有中间状态都无限接近平衡态的过程。7理想气体理想气体：无条件地服从下面3个定律的气体。（理想模型）玻意耳定律：定质量、定温度的气体，其任一状态的压强与体积的乘积为常量。

（等温）查理定律：体积不变时，一定质量气体的压强跟热力学温度成正比。（等容）盖·吕萨克定律：压强不变时，一定质量气体的体积跟热力学温度成正比。（等压）理想气体成立条件：压强不太高（与大气压比）、温度不太低（与室温比）8理想气体的状态方程：摩尔气体常量：气体质量：气体摩尔质量理想气体的状态方程：反映理想气体在任一平衡态下p、V、T

之间的关系式。pV等压等容等温9例题5-1某种柴油机的气缸容积为0.82710-3m3。设压缩前其中空气的温度470C，压强为8.5104Pa。当活塞急剧上升时可把空气压缩到原体积的1/17，使压强增加到4.2106Pa，求：这时空气的温度。（假设空气可看作理想气体。）如把柴油喷入气缸，将会发生怎样的情况？解：只需考虑空气的初、末状态，且把空气作为理想气体已知p1=8.5104Pa,p2=4.2106Pa,T1=273+47=320K,已超过柴油的燃点，所以柴油喷入气缸时就会立即燃烧，发生爆炸推动活塞作功。10例题5-2容器内装有氧气，质量为0.10kg，压强为10105Pa

，温度为470C。因为容器漏气，经过若干时间后，压强降到原来的5/8，温度降到270C。问：（1）容器的容积有多大？（2）漏去了多少氧气？解：（1）根据理想气体状态方程：11例题5-2容器内装有氧气，质量为0.10kg，压强为10105Pa

，温度为470C。因为容器漏气，经过若干时间后，压强降到原来的5/8，温度降到270C。