6-1平衡态 温度 理想气体状态方程

第六章气体动理论6–1平衡态温度理想气体状态方程热现象：当物体的冷热程度发生变化时，物体的大小、形态、力学和电学性质等等也将发生变化，把这些与物体的冷热程度有关的物理性质以及状态的变化，统称为热现象。例：①物体受热后体积膨胀②水冷却到一定程度后会结冰③钢件经过热处理后硬度会发生变化④导线受热后电阻值会发生变化等等。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.研究对象：第六章气体动理论6–1平衡态温度理想气体状态方程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）知其然而不知其所以然；3）应用宏观参量.特点第六章气体动理论6–1平衡态温度理想气体状态方程2.气体动理论（统计物理）——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.特点第六章气体动理论6–1平衡态温度理想气体状态方程一了解气体分子热运动的图像.理解平衡态、平衡过程、理想气体等概念.二理解理想气体的压强公式和温度公式，通过推导气体压强公式，了解从提出模型、进行统计平均、建立宏观量与微观量的联系，到阐明宏观量的微观本质的思想和方法.能从宏观和微观两方面理解压强和温度等概念.了解系统的宏观性质是微观运动的统计表现.教学基本要求第六章气体动理论6–1平衡态温度理想气体状态方程五了解气体分子平均碰撞次数和平均自由程.四了解麦克斯韦速率分布律、速率分布函数和速率分布曲线的物理意义.了解气体分子热运动的三种统计速度.三了解自由度概念，理解能量均分定理，会计算理想气体（刚性分子模型）的内能.第六章气体动理论6–1平衡态温度理想气体状态方程6.1.1平衡态1、热力学系统根据系统与外界交换能量或物质的特点，可以把热力学系统分为三种：(1)孤立系统－－与外界既无能量交换，又无物质交换的系统(2)封闭系统－－与外界只有能量交换，但无物质交换的系统(3)开放系统－－与外界既有能量交换，又有物质交换的系统由大量微观粒子（分子、原子等微观粒子）所组成的宏观物体或系统。第六章气体动理论6–1平衡态温度理想气体状态方程（1）宏观描述宏观状态：由大量微观粒子所组成的系统整体在大范围内所体现的状态。宏观量：所有可观测的反映了大量分子的集体特性的物理量，称之为宏观量。如：P、V、T。2、宏观状态和微观状态第六章气体动理论6–1平衡态温度理想气体状态方程（2）微观描述微观状态：系统内每一个分子所描述的力学状态。微观量：反映系统内每一个分子的微观运动状态（如力学状态）的物理量，称之为微观量。如：、。微观量是不可测的。r)(pv第六章气体动理论6–1平衡态温度理想气体状态方程3、平衡态和非平衡态平衡态：指在不受外界影响的条件下（外界对系统既不作功也不传热），系统的所有可观测的宏观性质（即宏观量P、V、T）不随时间而发生变化的状态。反之则为非平衡态。第六章气体动理论6–1平衡态温度理想气体状态方程TVp,,TVp,,''真空膨胀pVo),,(TVp),,(''TVp第六章气体动理论6–1平衡态温度理想气体状态方程平衡态的特点),,(TVppV),,(TVpo(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).第六章气体动理论6–1平衡态温度理想气体状态方程4、气体的物态参量及其单位（宏观量）TVp,,1气体压强：作用于容器壁上单位面积的正压力（力学描述）.p单位：2mN1Pa12体积:气体所能达到的最大空间（几何描述）.3333dm10L10m1V单位：Pa10013.1atm15标准大气压：纬度海平面处,时的大气压.45C03温度:气体冷热程度的量度（热学描述）.TtT273单位：温标（开尔文）.K第六章气体动理论6–1平衡态温度理想气体状态方程如果物体A和B分别与物体C处于热平衡的状态，那么A和B之间也处于热平衡.6.1.2温度2、热力学第零定律温度是表征物体冷热程度的宏观状态参量。温度概念的建立是以热平衡为基础的。１、温度概念处在相互热平衡状态的系统必定拥有某一个共同的物理性质，我们把描述系统这一共同宏观性质的物理量称为系统的温度。第六章气体动理论6–1平衡态温度理想气体状态方程6.1.3理想气体状态方程状态方程：理想气体平衡态宏观参量间的函数关系.11KmolJ31.8R摩尔气体常量222111TVpTVp对一定质量的同种气体RTRTMMpVmol理想气体状态方程（一）理想气体宏观定义：遵守三个实验定律的气体.第六章气体动理论6–1平衡态温度理想气体状态方程123AKJ1038.1/NRkk称为玻耳兹曼常量.n=N/V，为气体分子数密度.理想气体状态方程二nkTpNmMmNMmolA