热学讲义第一章.pptVIP

第1节 平衡态 状态参量 第2节 温度 第3节 气体的状态方程 宏观量：表征系统宏观性质的物理量. 如系统的体积V、压强P、温度T等。宏观量可直接测量。 宏观量又可分为广延量和强度量. 广延量有累加性，如质量M、体积V、内能E等。强度量无累加性，如压强 P，温度T等。 微观量：描写单个微观粒子运动状态的物理量，一般只能间接测量。如分子的质量 m、大小 d、速度 v等。 §2 温度 在不受外界影响的情况下，只要A和B同时与C处于热平衡，即使A和B没有接触，它们仍然处于热平衡状态，这种规律被称为热力学第零定律。 §3 气体的状态方程 三、混合理想气体物态方程 ---------混合理想气体物态方程 地球表面71%是海洋，陆地平均高度为 875 m，并不高。因而可以近似认为整个大气层都是从海平面向上延伸的。而大气的重量可用标准大气压与地球表面积 S 的积来估算。 * 第一章 温度 应 用 第一章 温度（Temperature） §1 平衡态 状态参量 一、 热力学系统 热力学系统（简称系统）：被确定为研究对象的物体或物体系，或热学所研究的对象。 A B 绝热壁 导热板 绝热壁 孤立系统：与外界既不交换物质又不交换能量的系统 外界：系统边界外部 封闭系统：与外界不交换物质但可交换能量的系统 开放系统：与外界既交换物质又交换能量的系统 热力学与力学的区别 热力学参量：压强、体积、温度等 热力学的目的：基于热力学的基本定律 力学的目的：基于牛顿定律（力学参量） A B 绝热壁 导热板 绝热壁 平衡态：在不受外界影响的条件下（也即与外界无任何形式的物质与能量交换的条件下）系统的宏观性质不随时间变化的状态称平衡态。 二、平衡态 平衡态是一个理想化模型，我们主要研究平衡态的热学规律。 平衡态和稳定态是两个不同的概念. 真空 平衡态的特点 * 1）单一性——状态参量处处相等; 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）. 三、热力学平衡 热力学系统呈现平衡态的条件 无 热 流：热学平衡条件，系统内部温度处处相等。 无粒子流：力学平衡条件，系统内部各部分之间、系 统与外界之间应达到力学平衡，通常情况下反 映为压强处处相等。 化学平衡：化学平衡条件，即在无外场下系统各部分的化 学组成应是处处相等。 可以用P、V、 T图来表示。只要上述三个条件一个得不到满足，就是非平衡态，不能用P、V、T图来表示。 四、状态参量 一、温度 日常生活中，常用温度来表示冷热的程度 在微观上，则必须说明，温度是处于热平衡系统的微观粒子热运动强弱程度的度量 二、热力学第零定律 1、绝热壁与导热壁 2、热力学第零定律 A C B A C B A C B 绝热壁 3、热力学第零定律的物理意义 互为热平衡的物体之间必存在一个相同的特征，即它们的温度是相同的。 第零定律不仅给出了温度的概念，而且指出了判别温度是否相同的方法。 三 . 温标（temperature scales） 温标：温度的数值表示法。 温度计 经验温标的三要素 选择测温物质，确定测温参量（属性） 选取固定点 进行分度，即规定测温属性随温度的变化关系 1、经验温标 对于水银温度计，若选用摄氏温标，则以冰的正常熔点定为0℃，水的正常沸点定为100℃。 2、理想气体温标 以气体为测温物质，利用理想气体状态方程中体积（压强）不变时压强（体积）与温度成正比关系所确定的温标称为理想气体温标。 气体温度计分为定体（容）及定压气体温度计两种 是比例系数，需根据选定的固定点来确定。 用理想气体的玻意耳定律，可以给出理想气体温标 PV=const.（温度不变） 理想气体严格遵守玻意耳定律 水的相图，三相点只有一个！ 水的三相点：纯冰、纯水和水蒸气平衡共存的状态，并严格规定它的温度为 。 泡 B 毛细管 指示针 h M M O 气体体积保持不变 稀薄的实际气体接近理想气体，温度很低时气体液化，气体温度计失效。 为该气体温度计在水的三相点（气、液、固三相共存）时的压强 Ptr/(133.3224Pa) 373.0 373.2 374.0 200 400 600 800 1000 T(p)=373.15K T(p) H2 N2 O2 空气 （体积不变） （定容理想气体温标测温公式） 理想气体温标的适用范围：极低温度（气体的液化点以下）和高温（1000℃是上限）不适用。 （压强不变） （定压理想气体温标测温公式） 3.热力学温标T 单位：K (Kelvin)， 规定： T