热学 -气与动力理论-物态方程,压强公式,温度公式 .pptVIP

P.*/40 第7章 气体动理论 第二篇 热 学 热学 热力学 气体动理论 从现象中找规律 透过现象追本质 宏观规律 微观机制 观察 记录 分析 总结 建模 统计 理论 验证 第 七 章 气体动理论 微观量如何 导出宏观量? 气体动理论是热学的微观理论 个别分子运动 服从什么规律? 系统状态用什么量来描述? 热力学第二定律 的统计解释是什么? §7.1 热力学系统 平衡态 状态参量 7.1.1 热力学系统 外界: 系统以外的物体. 系统与外界可以相互作用 例如: 热传递, 物质交换 系统 系统的分类 开放系统 封闭系统 孤立系统 热力学系统(系统): 热力学研究的对象. 宏观量: 反映大量分子集体行为特征的物理量(温度, 压强). 微观量: 反映单个分子行为特征的物理量(分子的直径, 质量, 速率). 宏观量是大量粒子运动的集体表现,决定于微观量的统计平均值. 第7章 气体动理论 7.1.2 平衡态 平衡态: 在不受外界影响的情况下, 系统的宏观性质不随时间变化, 这种状态叫做平衡态. 气体 真空 平衡态 *平衡态在 p-V 图上对应一个点 注意: 1. 平衡态是理想状态; 3. 不受外界的影响(孤立系统), 与稳态不同. 2. 动态平衡; 宏观量: 反映大量分子集体行为特征的物理量. 微观量: 反映单个分子行为特征的物理量. 宏观量是大量粒子运动的集体表现, 决定于微观量的统计平均值. 外界: 系统以外的物体 热力学系统(系统): 热力学所研究的对象. （P、V、T） 弛豫 7.1.3 状态参量 压强 p : 气体施加于器壁单位面积的正压力 体积 V : 气体分子能自由活动的空间 1. 状态参量: 描写系统平衡态的变量. A, B 两系统各自达到平衡态并用绝热板隔开 A, B 两系统用传热板隔开 各自的平衡态被破坏, 最后达到共同的新的平衡状态, AB实现了热平衡 2. 热平衡 A B A B 单位: 米3 (m3) 单位: 帕斯卡 (Pa) 1Pa = 1N·m-2 1atm = 1.01325×105Pa A B C A B C 3. 热力学第零定律 设 A 和 B, A 和 C 分别达到热平衡, 则 B 和 C 一定达到热平衡. 温度 T : 反映物体的冷热程度 4. 温度与温标 温度: 反映系统冷热程度的物理量. 温标: 温度的标度表示法 温度计: 用来测温度的量器 A B C A B C 摄氏温标: t ℃, 冰点为 0℃ 热力学(开尔文)温标: 单位 开尔文 (K) 3. 热力学第零定律 2. 热平衡 两系统相互接触, 经过足够时间, 最后达到共同的新的平衡状态, 也叫热动平衡. 如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡, 则这两个系统彼此也处于热平衡. 以水的三相点作为定标点 (气态, 液态, 固态共存) § 7.2 理想气体的状态方程 对一定量理想气体 标准状态: 1摩尔理想气体: 称为“摩尔气体常量” m 气体的质量 M 气体的摩尔质量 ? 摩尔数 理想气体: 任何情况下都遵守“玻-马定律”, “查理定律”, “盖·吕定律” 的气体. 理想气体状态方程: §7.3 理想气体压强公式 7.3.1 理想气体的微观模型 1. 分子大小与分子间距相比较可忽略. 质点 2. 分子间及分子与容器壁之间只有碰撞, 无其他相互作用. 自由质点 3. 碰撞是完全弹性的. 弹性质点 动量守恒, 动能守恒 理想气体可以看成自由, 无规则运动的弹性质点系: 7.3.2 平衡态统计假设(等概率原理) 1. 分子数密度处处相等(均匀分布). 2. 分子沿各个方向运动的概率相同. · 任意时刻沿各向运动的分子数相同. · 分子速度在各个方向分量的各种平均值相等. 理想气体状态方程 ： 7.3.3 理想气体的压强公式 推导压强公式的要点: 1. 气体压强是大量分子不断碰 撞容器壁的结果; 7.3.1 理想气体的微观模型 自由, 无规则运动的弹性质点系. 7.3.2 平衡态统计假设(等概率原理) 1. 分子数密度处处相等. 2. 分子沿各向运动概率相同. 压强公式的推导: O A1 与器壁弹性碰撞 3. 单个分子服从牛顿力学; 4. 大量分子服从统计规律. 2. 压强等于单位时间内器壁的 单位面积上受到的平均冲量; 反向 不变, ix iz iy v v v , 压强公式的推导: O A1 与器壁弹性碰撞 单个分子对A1面冲量的大小 A1连续被碰撞2次的时间间隔 单位时间A1受的碰撞次数 单位时间A1受的冲量(冲力) 所有分子对A1面的平均冲力 平均冲力=冲量/时间 反向 不变, ix iz iy v v v , 压强公式的推导: O A1 单