5.1-2.理想气体状态方程.pptx

5.1 平衡态 理想气体物态方程 热力学第零定律 大学物理（上） 5　气体动理论 1 一.热学的研究对象 热现象 热 学 物体与温度有关的物理性质及状态的变化 研究热现象的理论 热力学 从能量转换的观点研究物质的热学性质和其宏观规律 宏观量 微观量 描述宏观物体特性的物理量；如温度、压强、体积、热容量、密度、熵等。 描述微观粒子特征的物理量；如质量、速度、能量、动量等。 统计物理 从物质内部的微观结构出发，运用统计的方法探讨宏观物质的热性质 二. 热学的研究方法 热学的研究对象和研究方法 2 微观粒子 观察和实验 出 发 点 热力学验证统计物理学，统计物理学揭示热力学本质 二者关系 无法自我验证 不深刻 缺 点 揭露本质 普遍，可靠 优 点 统计平均方法 力学规律 总结归纳 逻辑推理 方 法 微观量 宏观量 物 理 量 热现象 热现象 研究对象 微观理论 （统计物理学） 宏观理论 （热力学） 3 热力学系统 外界 大量粒子组成的宏观、有限的体系。其比邻环境称为外界 与外界有 m、E 交换 与外界有 E 交换，无 m 交换 与外界无 E、m 交换 4 一定量的气体，在不受外界影响的情况下, 经过一定的时间, 系统达到一个稳定的、宏观性质不随时间变化的状态称为平衡态 .（理想状态） 二 平衡态 5 平衡态的特点 6 物态方程：平衡态宏观参量间的函数关系 . 理想气体宏观定义：同时遵守玻意耳定律、盖·吕萨克定律和查理定律以及阿伏伽德罗定律的气体 . —— 玻尔兹曼常数 N 是体积 V 中的气体分子数 三 理想气体物态方程 7 M：摩尔质量 一般气体在温度不太低、压强不太大时近似为理想气体 8 例 在一密闭容器内，储有A、B、C三种理想气体，A气体的分子数密度为 n1，它产生的压强为P1，B气体的分子数密度为 2n1，C气体的分子数密度为 3n1，则混合气体的压强为 （A）3P1 （B）4P1 （C）5P1 （D）6P1 解 = n1kT + 2n1kT + 3n1kT P = P1 + P2 + P3 = 6 n1kT = 6P1 9 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. 四 热力学第零定律 又叫热平衡定律，是建立温度概念的基本定律。 10 2.热力学第零定律（热平衡定律） 分别与第三个系统(c)处于同一热平衡态的两个系统(A,B)必然也处于热平衡。 温度的概念 两个（或多个）热力学系统处于同一热平衡态时，它们必然具有某种共同的宏观性质。这一共同的宏观性质，称为系统的温度。 处于热平衡的多个系统有相同的温度。 11 12 5.2 物质的微观模型 统计规律性 大学物理（上） 5　气体动理论 13 宏观物体都是由大量不停息地运动着的、彼此有相互作用的分子或原子组成的 . 现代的仪器已可以观察和测量分子或原子的大小以及它们在物体中的排列情况，例如 X 光分析仪，电子显微镜，扫描隧道显微镜等. 14 气体动理论基本观点 分子的观点：宏观物质由大量不连续的微观粒子（分子或原子）组成，结构多变 分子运动的观点：分子都在不停地作无规则的运动 分子力的观点：分子之间有相互作用力 —— 引力和斥力 一 分子线度和分子力 15 大量实验事实表明分子都在作永不停止的无规运动 . 在一定的条件下，大量的偶然事件存在着一种必然规律性. 二　分子热运动的无序性及统计规律性 统计规律性 热运动 16 对于由大量分子组成的热力学系统从微观上加以研究时，必须用统计的方法 . 小球在伽尔顿板中的分布规律 . 17 18 4. 伴有涨落 19 统计规律 当小球数 N 足够大时小球的分布具有统计规律. 20 二. 统计规律的数学形式——概率理论 2.意义：描述事物出现可能性的大小 21 违反能量守恒定律的事件不可能发生 不违反能量守恒定律的事件是否都能发生呢？ 不违反能量守恒定律的事件不是都能发生。 需要用概率理论描述和比较事物出现可能性的大小。 22 23 2）乘法定理 24 7.2 麦克斯韦气体分子速率分布律 大学物理（上） 7　气体动理论 A是盛有金属汞的恒温箱，汞蒸汽分子从A上小孔喷出，经S1、S2缝形成一束定向的细窄射线，B、C是两共轴圆盘，盘上各开一狭缝，两缝略错开一个?角，两盘以角速度 ? 转动。 实验 不管分子运动速度的方向如何，只考虑分子按速度大小（速率）的分布的规律. —— 反映分子速率分布在 v 附近单位速率区间内的