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第一章温度§1-1平衡态状态参量§1-2热力学第零定律和温度§1-3温标的建立§1-4理想气体状态方程一、平衡态

1、经验表明，一个孤立系统经过足够长的时间，将会达到这样一种状态，系统将趋于均匀，各种宏观性质在长时间内不再发生变化，这种状态称为热力学平衡态，不符合以上条件的状态称为非平衡态．

2、说明：

1）

热力学平衡态是一种动态平衡，常称为热动平衡．2）在平衡态下，系统宏观量的数值仍会发生涨落，但对于宏观物质系统，一般情况下，涨落极其微小，因而可以忽略的．3）

对于封闭系和开放系，在不变的外界条件下，经过一定的时间后，系统也必将达到一个宏观上不随时间变化的状态，这样的状态称为稳定态．4）系统处于平衡态时，各种宏观性质不再随时间改变，所以可用一组具有确定值的宏观物理量来表征系统平衡态的特征．§1-1平衡态状态参量5）过程和准静态过程。

状态１到状态２是一个状态变化的过程。若此过程足够缓慢，这个过程中每一状态都可近似看作平衡态，则叫准静态过程。平衡态1非平衡态平衡态26）热力学平衡态系统必须同时满足三种平衡条件：力学平衡，热平衡，化学平衡。7）热力学平衡态是理想概念：无严格意义孤立系，且有涨落现象客观存在。二、状态参量1、

被选作能够确定系统平衡态的独立的宏观物理量，称为状态参量。通常可测量的物理量都可选作状态参量，如压强、体积、温度、电场强度、磁感应强度、磁化强度等。气体：压强和体积可独立改变，为状态参量。2、状态函数：表示为状态参量函数的其他宏观量。3、说明1）

系统需要的独立状态参量个数是由系统的性质和外界条件决定。2）状态参量可分为内参量和外参量两种。内参量表示系统内部的状态，外参量表示系统周围环境的状况。3）热力学量可分为强度量和广延量。强度量与系统的质量无关，广延量则与系统的质量成正比。4）平衡态对应P-V、p-T图上的一点。5）四类参量力学参量：力、表面张力、应力几何参量：体积、面积、长度化学参量：质量、物质的量、分子数电磁参量：电场强度、磁感应强度、磁化强度（以上4类参量不能直接表示物体的冷热程度，但可以间接表示。）热学参量：温度在初级物理中，温度常被定义为表示物理冷热程度的物理量。如何科学定义和量度？图

理想气体自由膨胀

二、状态参量:描述系统状态的变数1、P—V图P—T图2、平衡态与状态参量3、参量分类：力学参量：化学参量：几何参量：电磁参量:§1-2热力学第零定律和温度

一、热力学第零定律

1.绝热壁、导热壁、热接触、热平衡。如图1.22.热力学第零定律如果两个热力学系统中的每一个都与第三个热力学系统的同一个状态处于热平衡，则这两个热力学系统彼此也必定处于热平衡。这表明：通过热接触，不同的系统必将达到共同的热平衡状态。二、温度的概念为了表征“同一热平衡状态的所有系统具有的相同的宏观性质”，引入了温度这个物理量。

1、温度的概念：描述处于同一热平衡状态的所有系统具有相同宏观性质的物理量。温度决定一系统是否与其它系统处于热平衡的物理量。它的基本特征在于一切互为热平衡的系统都具有相同的温度值。

2、说明

1）温度概念的建立基于热力学第零定律。

2）为制造温度计和判断温度的高低提供理论根据。

3）温度决定于系统内部热运动状态，是宏观状态函数。

4）物体的冷热程度，微观上反映热运动的剧烈程度。

5）温度是不可加量——强度量。温标：温度的数值表示方法一、经验温标

1、建立温标必须的三个要素：

1）选择测温质和测温参量X;2）规定测温参量X随温度T的变化关系:T(X)=ax,3）选定标准温度点并规定其数值。

2、经验温标：利用特定测温物质的特定测温属性建立的温标。摄氏温标与华氏温标§1-3温标的建立二、理想气体温标1、气体温度计

1）定体气体温度计：

2）定压气体温度计：2、理想气体温标

1）在压强极低的极限情况下，气体温标只取决于气体的共同性质，而与特定气体的特定性质无关。

2）对极低温及高温不适用图1-8定容气体温标的t—P曲线

(1)不同气体温度计(定容、定压)，相同的Ptr，测量同一系统其结果将出现差异。(2)同一气体温度计，不同的Ptr测量同一系统结果亦有差异。1.9比如：H2

N2、O2、空气为测温物质亦同（3）当Ptr→0差异消失1.9问题与讨论1、用定容气体温度计测量某种物质的沸点。原来测温泡在水的三相点时，其中气体的压强Ptr=500mmHg；当测温泡浸入待测物质中时，测得的压强值为Ptr=734mmHg。当从测温泡中抽出一些气体，使Ptr减为200mmHg时，重新测得P=293.4mmHg，当再抽一些气体使Ptr

减为100mmHg时，测得P=146.68mmHg。试确定待测沸点的理想气体温度。方法一：按(定容)气体温标意义由题给数值得下表作T(P)-Ptr曲线，外推到Ptr=0得：作T(P)-Ptr曲线，外推到Ptr=0得：三、热力学温标与国际温标1、热力学温标理想气体温标与固、液温标相比有一个突出的优点，即它不依赖于气体的个性，从而在其实用范围内可建立一个统一通用的温标，但这种温标毕竟还是要受限制，不是在任何范围内都成立的，因而人们进一步希望有一种在任何情况下都是统一通用的温标，经过长期研究，开尔文在热力学第二定律基础上引入一种能满足此项要求的温标，叫做热力学温标。用这种方式确定的温度叫热力学温度。1）热力学温标是一种理想温标。规定：1K等于水的三相点的热力学温度的1/273.162）在理想气体温标的适用范围内，理想气体温标与热力学温标一致，都用T、K来表示。3）理想气体温标的重要意义在于使热力学温标取得了实际意义。在很大范围内都是用理想温度计来测量物体的热力学温度的。2、国际温标1）规定热力学温标为国际温标，单位是开尔文(简称：开，符号K)，用理想气体温标来实现。2）规定摄氏温度与热力学温度导出：

就是说，规定273.15K为摄氏零度（水的冰点），这时，摄氏温标的零点与水的三相点273.16K并不严格相等，但仅有万分之一的差别，同理沸点也不严格等于100℃。

注意：这里是由热力学温标导出摄氏温标，先用绝对温标规定出冰点，再换成摄氏温标，由此产生差异。3）规定了若干个可以复现的固定温度点。（见P20表1-2）一、物态方程经验表明：任何一个热力学系统的平衡状态都可用几何参量、力学参量、电磁参量及化学参量来描写，这4类参量可完全确定系统的平衡状态。但在一定的平衡态中热力学系统还具有确定的温度。1、物态方程

把表示上述四类参量与温度之间联系的数学关系式称为系统物态方程，也称状态方程或态函数。2、说明1）在无外力场的情况下，压强(P)、体积(V)和温度(T)之间可写成隐函数形式，具体由实验来确定：§1-4理想气体状态方程2）物态方程的确定方法①

在热力学中，状态方程的具体形式不能由热力学理论得到，而是完全依靠实验来确定。②用可测量(如体膨胀系数、压强系数、等温压缩系数等)通过三个系数中的两个，根据二元函数微分学知识，利用由两个偏导导数求原函数的方法即可以找到状态方程。

③用统计物理理论导出.二、理想气体及其状态方程1、理想气体状态方程通过实验，作出pv/T－p的关系曲线，如图1.10（a）、(b)。v为摩尔体积。结论：理想气体满足或

密度：R为普适气体常量R＝8.31J.mol-1.K-1=2cal.mol-1.K-1设总分子数N,阿伏伽德罗常数N0,由摩尔数，令——（称为玻尔兹曼常数）。代入，得2、理想气体实验定律玻—马定律PV=constant1盖·吕萨克定律V/T=constant2查理定律P/T=constant3T不变P不变V不变理想气体物态方程PV=nRTPv/T=R