大学基础物理学第七章.pptVIP

§7.1 平衡态 2. 刚性分子的自由度数 非刚性分子：i = t + r + s 单原子： 双原子： 多原子： 气体模型： 二、能量均分定理 能量均分定理： 在温度为 T 的平衡态下，气体分子每个自由度上的平均动能都相等，且等于 kT/2。 如果一个气体分子的自由度数为 i，其平均总动能为： 3）它不仅适用于理想气体，而且也适用于液体和固体。 1）只有在平衡态下才成立。 2）它是对大量分子统计平均所得结果。 4）气体：靠分子间碰撞实现；液体、固体分子间强的相互 作用实现。 说 明 ： 单原子分子： 平均总动能=平均平动动能 i = 3 双原子分子： i = 5 平均总动能=平均平动动能+平均转动动能 i = 6 多原子分子： 平均总动能=平均平动动能+平均转动动能 * 大 学 基 础 物 理 学 研究热运动的规律及热运动对物质宏观性质的影响。 ▲ 热学的研究方法： 1、宏观法（经典热力学）. 基本实验规律(热力学三定律) +逻辑推理（数学方法） ▲ 热学的研究对象： 大量分子的无规则运动 可靠性、普遍性 2、微观法（统计力学） 对物质的微观结构的假设(气体分子运动论) + 统计方法 揭示了热现象的微观本质 第二篇 热 学 热力学与力学的区别 热力学参量：压强、体积、温度等 热力学基础：热力学的基本定律 力学基础：牛顿定律 力学参量：位移、速度、加速度等 §7.2 温度 §7.3 理想气体温标 §7.4 理想气体状态方程 第七章 温 度 例：若汽缸内气体为系统，其它为外界 §7.1 平衡态 1、热力学系统： 孤立系 闭系 开系 根据系统与外界的相互关系分类： 由大量微观粒子组成的有限的宏观物质，与系统发生相互作用的其它物体称为外界。 2、热平衡态 ▲判断方法：系统处于平衡态时应不存在热流与粒子流。 在不受外界影响的条件下，经过足够长时间后系统必将达到一个宏观上看来不随时间变化的状态。 平衡态的特点: 1）单一性（ 温度处处相等）; 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）. 真空 孤立系统 4. 物态方程： 态参量之间的函数关系： 3. 物态参量（态参量）： 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： §7.2 温 度 ▲ 当两个物体通过器壁相互接触时，两物体的状态可以完全独立地改变，就称为绝热壁。非绝热的器壁称为透热壁。 P1V1 P2V2 绝热壁 P1V1 P2V2 透热壁 ▲ 通过透热壁进行热接触会达到共同的平衡态 ▲ 温度概念的建立和定量都是以平衡态现象为基础。 C A B C A B A和B同时与C进行热接触，经过足够长的时间，A和B将与C达到热平衡。 物体的状态不会发生任何变化，A与B仍然处于热平衡 热平衡定律：如果两个物体各自与第三个物体达到热平衡，它们彼此也必处在热平衡。 互为热平衡的物体必有一个共同的物理性质—— 就是它们的冷热程度——温度。 热平衡定律指明了比较温度的方法：用一个标准的物体分别与两个物体进行热接触。作为标准的物体就是温度计。 例：定体气体温度计 1）在气体的V保持不变时，选气体的压强 随温度的变化来标志温度。 2)规定测温泡内气体的压强与温度成正比 §7.3 理想气体温标 ▲ 气体温度计有定容气体温度计和定压气体温度计。 3）规定水的三相点（水、冰和水蒸气三相平衡共存的温度）为 则有 ▲ 实验表明，不论用何种气体为测温物质，定出的温标只有微小的差别，在压力趋于零趋于一个共同的极限温标－－理想气体温标。 合并前两式可得 单位：K(开) ▲不依赖与测温物质和测温属性的温标，也叫绝对温标，是由卡诺热机的效率来定义的（参见§8.6）它与理想气体温标相一致。 ▲国际上规定热力学温标为基本温标，一切温度测量最终都以热力学温标为准。 二、热力学温标： ▲只要在理想气体温标适用的范围内，热力学温标就可通过理想气体温标来实现。 摄氏温标 t=T-273.15℃ ▲ 1662年玻意耳(Boyle)发现，对于给定质量的气体在温度不变时，其压强P和体积V的乘积是一个常数 §7.4 理想气体的物态方程 PV=常量 —— 玻意耳定律 在气体的压强趋于零时,玻意耳定律是完全正确的。我们称完全遵守玻意耳定律的气体为理想气体。 P1V1T1 P2V2T2 理想气体温标的定义 PV1T2 V不变 T不变 玻意耳定律 理想气体物态方程 ▲