关关雎鸠南邮大学物理课件13-1理想气体状态方程(热力学基础)

第一章理想气体状态方程研究对象

热运动:构成宏观物体的大量微观粒子的永不休止的无规运动.热现象:与温度有关的物理性质的变化。单个分子—无序、具有偶然性、遵循力学规律.研究对象特征整体（大量分子）—服从统计规律.宏观量：表示大量分子集体特征的物理量（可直接测量）,如等.

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

等.宏观量微观量统计平均研究方法1.

热力学——宏观描述

实验经验总结，给出宏观物体热现象的规律，从能量观点出发，分析研究物态变化过程中热功转换的关系和条件.

1）具有可靠性；

2）应用宏观参量.特点2.

气体动理论——微观描述

研究大量数目的热运动的粒子系统，应用模型假设和统计方法.两种方法的关系气体动理论热力学相辅相成

1）揭示宏观现象的本质；

2）有局限性，与实际有偏差，不可任意推广.特点一、状态参量的含义1.压强P

从力学角度描写气体状态的物理量。—单位面积的压力。国际单位：牛顿/米2，N·m-2,

帕（Pa）1

Pa=1

N·m-2,常用单位：大气压，atm§1.理想气体状态方程/二、状态参量的含义其它单位：厘米汞柱，cmHg托，Torr2.体积V

从几何角度描写气体状态的物理量。----气体分子活动的空间体积。对于理想气体分子大小不计，分子活动的空间体积就是容器的体积。§1.理想气体状态方程/二、状态参量的含义国际单位：米3，m3常用单位：升，l3.温度T从热学角度描写气体状态的物理量。国际单位：绝对温标T

开，k常用单位：摄氏温标t

度，§1.理想气体状态方程/二、状态参量的含义二、理想气体状态方程1.什么是理想气体理想气体是一种理想化的模型，它的模型有两种。宏观模型温度不太低压强不太高§1.理想气体状态方程/一、理想气体状态方程微观模型分子间的作用力不计分子的体积不计两种模型是等价的，当气体的压强较低时，气体较稀薄，分子间的距离较大，则分子间的作用力可忽略不计，且分子间的距离远远大于分子本身的线度，分子的体积也可忽略不计。2.什么是热平衡态

在外界条件一定的情况下，系统内部各处均匀一致，宏观性质不随时间t改变。§1.理想气体状态方程/一、理想气体状态方程例如：在一个容器中间，有一隔板，一边为真空，另一边盛有气体，如果外界条件不变的情况下，气体处于热平衡态，当抽出隔板后，右边的气体向左边扩散，气体密度不均匀，气体处于非平衡态，经过一段时间后，内部均匀一致，达到新的热平衡态。隔板真空§1.理想气体状态方程/一、理想气体状态方程

理想气体处于热平衡态下时，各状态参量之间的关系。1.摩尔数：气体质量摩尔质量单位：摩尔，mol2.普适气体恒量R1摩尔气体在标准状态下：或§1.理想气体状态方程/二、状态参量的含义由理想气体状态方程:分子的质量为m0，分子数为N，气体质量：摩尔质量：N0为阿伏加德罗常数，§4.温度公式/一、温度公式其中k为玻尔兹曼常数为分子数密度§4.温度公式/一、温度公式三、适用条件①.理想气体②.处在热平衡态理想气体状态方程①.理想气体②.处在热平衡态气体定律③.质量不变④.同种气体§1.理想气体状态方程/三、适用条件四、注意几点1.理想气体状态方程：单位要配套使用2.气体定律：方程两边单位统一§1.理想气体状态方程/四、注意几点五、应用举例例：一氧气瓶盛有体积为V1=30l，压强为P1=130atm的氧气，若压强下降到P2=10atm,就应停止使用重新灌气，有一车间每天用掉P3=1atm、V3=40l的氧气，问这瓶氧气能用几天？设使用中温度不变。解：由理想气体状态方程：有