7-1~7-4理想气体物态方程统计规律性压强公式温度公式概论.ppt

第七章 气体动理论 物理学教程 （第二版） 章节简介 热运动 能量均分 气体内能 　　本章对理想气体的微观与宏观关系作了研究，说明了气体分子运动符合统计规律。 压强，温度 微观 宏观 分子运动的统计规律 麦克斯韦速率分布 平均自由程 方均根速率 平均速率 最概然速率 7-1 平衡态 理想气体物态方程 热力学第零定律 统计方法 研究对象 热运动 : 大量微观粒子杂乱无章的无规则运动。 热现象 : 与温度及其变化有关的物理现象。 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和状态的物理量（可直接测量）, 如 等 . 微观量：描述个别分子特征和运动状态的物理量（不可直接测量），如分子的 等 . 7-1 平衡态 理想气体物态方程 热力学第零定律 宏观量 微观量 统计方法 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 . 2. 统计力学方法 —— 微观描述 从分子动理论出发，应用模型假设和统计方法揭示宏观现象的本质 . 统计力学法 热力学 相辅相成 7-1 平衡态 理想气体物态方程 热力学第零定律 7-1 平衡态 理想气体物态方程 热力学第零定律 热力学系统：大量微观粒子（分子、原子等）组成的宏观体系称为热力学系统，简称系统。 外界：热力学系统以外的物体。 热力学过程：热力学系统（大量微观粒子组成的气体、固体、液体）状态随时间变化的过程。 一 气体的物态参量（宏观量） 1 气体压强 ：作用于容器壁上单位面积的正压力（力学描述）. 单位： 2 体积 : 气体所能达到的最大空间（几何描述）. 单位： 标准大气压： 纬度海平面处, 时的大气压. 3 温度 : 气体冷热程度的量度（热学描述）. 单位：温标 （开尔文）. 7-1 平衡态 理想气体物态方程 热力学第零定律 真 空 膨 胀 二 平 衡 态 在没有外界的影响下（与外界无能量和物质的交换），经过足够长的时间后，系统的宏观性质不随时间而变化状态称平衡态。（理想状态） 自发 7-1 平衡态 理想气体物态方程 热力学第零定律 系统从平衡态1到平衡态 2，经过一个过程,平衡态 1 必首先被破坏，系统变为非平衡态，从非平衡态到新的平衡态所需的时间为弛豫时间。 非静态过程 当系统宏观变化比弛豫更快时，这个过程中每一状态都是非平衡态。 准静态过程 在过程中每一时刻，系统都处于平衡态，这是一种理想过程。 当系统弛豫比宏观变化快得多时，这个过程中每一状态都可近似看作平衡态，该过程就可认为是准静态过程。 平衡态的特点 1）单一性（ 处处相等）; 2）物态的稳定性—— 与时间无关； 3）热动平衡（有别于力平衡）. * p -V 图上的每一点表示一个平衡态 7-1 平衡态 理想气体物态方程 热力学第零定律 三 理想气体物态方程 物态方程：一定量的理想气体处于平衡态时宏观参量间的函数关系 . 理想气体宏观定义：遵守三个实验定律的气体 . 令 则 令 则 阿伏伽德罗常数 7-1 平衡态 理想气体物态方程 热力学第零定律 摩尔气体常量 理想气体物态方程 对质量为 的理想气体 分子数密度（ ）：单位体积内的分子数目. 7-1 平衡态 理想气体物态方程 热力学第零定律 7-1 平衡态 理想气体物态方程 热力学第零定律 例 氧气瓶的压强降到 时就应重新充气，以免混入其他气体而需要洗瓶。今有一瓶氧气，容积为32L，压强为 ，若每天用 的氧气400L，问此瓶氧气可供多少天使用？设使用时温度不变。 解：以原来气体、每天用去气体和剩余气体为研究对象，设这三部分的状态参量： 分别对它们列出物态方程，有： 四 热力学第零定律 如果物体 A 和 B 分别与处于确定状态的物体 C 处于热平衡状态，那么A和B之间也就处于热平衡. 绝热板 A B A B 7-1 平衡态 理想气体物态方程 热力学第零定律 一 分子线度和分子力 例 标准状态下氧分子 直径 分子间距 分子线