宏观量与微观量 统计规律性.pptVIP

无序性是气体分子热运动的基本特性 气体分子某一时刻位于容器中哪一位置、具有什么速度都有一定的偶然性 但是气体处于平衡态时，不管个别分子运动状态具有何种偶然性，大量分子的整体表现却是有规律的。容器中各处的温度、密度、压强均是均匀分布的。 这表明，在大量的偶然、无序的分子运动中，包含有一种规律性。这种规律性来自大量偶然事件的集合，故称之为统计规律性。 投掷一次，骰子出现的点数是偶然的 但投掷次数越来越多时，每一面出现的次数越来越接近于投掷总次数的1/6，或者说，每一面出现的概率为1/6. 概率具有以下性质： 即事件 * 第四章气体动理论 4 – 1 宏观量与微观量 统计规律性 * 研究一个系统与温度有关的各种宏观现象——热现象，以及这些现象的微观机制。 一、热学的研究对象 宏观与微观: 宏观现象与宏观量：宏观现象即一个系统所表现出来的各种物理性质以及这些性质的变化规律。描述一个系统宏观性质的物理量称为宏观量。例：P、V、T、E、C等。 微观运动与微观量：微观运动即系统内部的微观粒子的热运动。描述微观粒子的热运动的物理量称为微观量。例：m、v、? 等。 宏观与微观的关系：微观粒子的热运动与系统的各种宏观热现象之间存在着内在的联系。宏观量等于微观量的统计平均值。 宏观方法：把系统看成一个整体，从基本的热力学定律（这些定律是从观察、实验中总结出来的）出发，通过严密的逻辑推理的方法研究系统的各种宏观性质及其变化规律——热力学。 二、热学的研究方法 微观方法：依据微观粒子热运动所满足的力学定律，通过统计的方法研究系统的宏观性质，并揭示各种热现象的本质——统计物理学。 从微观角度，用统计方法得出宏观热现象的规律，对气体的某些性质给予微观解释——气体动理论。 高中的气体分子运动论：（1）物质是由大量分子（ ）构成的；（2）分子是永不停息地作无规则运动的；（3）分子之间有相互作用力。 由于分子数目巨大、分子之间碰撞频繁，用牛顿力学描述每个分子的位置、速度毫无意义且偶然性大，必须用统计方法得出宏观量（P,T,E等）与微观量的平均值（位置，速度，动量，动能，质量等）之间的关系，从微观上解释气体的性质：1）理想气体的压强、温度公式；2）理想气体的能量；3）气体分子的速率分布律。 三、几个概念 1 热力学系统 2 宏观量 微观量 4 平衡态，非平衡态 物态参量 物态方程。 1.热力学系统 热力学系统 外界 把研究的对象视为一个系统，称为热力学系统，而系统以外的部分则称为外界。 宏观量 描写单个微观粒子运动状态的物理量 只能间接测量）。 3. 微观量（microscopic quantity）： （一般 如分子的 2. 宏观量（macroscopic quantity）： 表征系统宏观性质的物理量（可直接测量）。 广延量（有累加性）：如M、V、E ? 强度量（无累加性）：如p、T ? 4. 平衡态（equilibrium state）： 在不受外界影响的条件下（与外界无任何形式的物质与能量交换），系统的宏观性质不随时间变化的状态。 平衡态是一种动态平衡状态。 要注意区分平衡态与稳定态。 平衡态 T1 T1 热库 （恒温） 系统 稳定态 T2 热库 热库 T1 （恒温） （恒温） 系统 稳定态可以划分成一系列近似的平衡态。 稳定态 T1 T2 T1T2 平衡态判据：系统内部温度均匀、压强均匀。 5. 物态参量（态参量）（state parameter）： 描写平衡态的宏观物理量。 如：气体的 p、V、T 一组态参量 一个平衡态 描述 对应 其中体积V是几何量 压强p是力学量 温度T是热学量 气体的压强是作用于容器器壁上单位面积的正压力，即p=F/S。国际单位制中，压强的单位名称是帕斯卡，符号为Pa。 1Pa=1N·m-2 通常，人们把45o纬度海平面处测得0oC时大气压的值（1.013×105Pa）称为标准大气压（atm）。 温度是物体冷热程度的数值表示。温度的数值标定方法叫温标。热力学温标为最基本的温标。热力学温度的符号为T，单位名称是开尔文（Kelvin），单位为K。 日常常使用摄氏温标，符号为t，单位符号为oC t/oC=T/K-273.15 6. 物态方程（equation of state）： 态参量之间的函数关系： 5. 物态参量（态参量）（state parameter）： 描写平衡态的宏观物理量。 如：气体的 p、V、T 一组态参量 一个平衡态 描述 对应 理想气体物态方程： 摩尔气体常数： 阿伏加德罗常数：任何一种物质每1mol所含的分子数 每个分子的质量为 气体的质量为 气体的摩尔质量为 物质的量：