1第9章 气体动理论

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,热烈欢迎大家成为我的学生,商育民,:13638688601,1,，,讲义在信箱“,”(,密码：,ccbp00),中。,2,请大家以班为单位去教材科购买教材。,热学,热运动,是物体中分子或原子的无规则运动，这种无序的运动是自然界的一种基本运动形式。,研究分子热,运动，讨论热现象的规律，分析物体热性质的理论称为,热物理学,，即,热学,。,经典热学分宏观理论和微观理论。,宏观理论叫,热力学,。,微观理论叫,气体动理论,。它从物质分子结构和分子运动出发，应用力学规律和统计方法，研究大量分子热运动所体现的集体效应，解释热现象和热性质。,第,7,章,气体动理论,研究对象,(,东西,),称为,热力学系统,，,系统,。,与外界无能量交换，无物质交换,孤立系统,。,第,1,节 热力学系统和运动状态,一,热力学系统,与外界有能量交换，无物质交换,封闭系统,人体各器官可构成系统，你关心心脏，则心脏是系统，其它部分是外界,。,与外界有能量交换，有物质交换,开放系统,。,系统之,外的所有东西就叫,外界,。,研究系统状态和状态演化，热力学与气体动理论采用的方法不,热力学：宏观描述方法，用,V,、,T,、,p,等量描述系统性质，这些量是,宏观量,。,早期微观量,无法用实验方法直接确定，因为分子太小、太多。实际上也没有必要去测量，只要分析,微观量与宏观量关系即可。,微观量,-,宏观量之间的关系是统计关系。,第,1,节 热力学系统和运动状态,二,宏观量与微观量,气体动理论：微观描述方法，用分子质量、,x,、动量等量描述系统，这些量是,微观量,。,同。,状态分,2,类：,平衡态、非平衡态,。,看一个实例：,正在变化的状态则是,非平衡态,。,第,1,节 热力学系统和运动状态,三,平衡态与状态参量,系统最终达到的、无外界影响就不发生变化的状态叫,平衡态,。,真空,正在扩散,达到不再变化的状态,实验证明：,这个平衡态将一直保持下去，除非受到外界影响，它才被,如系统不受外界影响，经过一段时间后必定达到,平衡态。,破坏。,系统处于平衡态，有一个确定的物理量集合表征这个平衡态，这些物理量被称为,状态参量,。,比如质量为,m,、,分子数为,N,的某种气体处于平衡态时，其压强,p,、,温度,T,、,质量密度,m/V,、分子数密度,N,/,V,等都是确定的，都可用来确定这个平衡态，成为状态参量。,第,1,节 热力学系统和运动状态,三,平衡态与状态参量,实验表明,:,气体温度较高、压强较小时，只需要两个独立参量就可以确定平衡态，其它参量可以用方程,T,=,T,(,p,V,),确定下来，这个方程叫,状态方程,。,以独立的状态参量为坐标所画出的图叫,状态图,。,p,V,o,1,2,V,1,V,2,p,2,p,1,状态图上，一个点对应一个状态,。,在状态可以变化，有变化就有一个过程：,从初态末态的过程,热力学过程（,过程,）,。,第,1,节 热力学系统和运动状态,四,热力学过程、过程曲线,上面的抽掉中间隔板系统不能实现准静态过程，但下面缓慢移动的气缸中可以实现：,真空,最后的状态,开始的状态,中间态,末态,初态,如中间状态也是平衡态，则过程叫做,准静态过程,。,否,则叫做,非,准静态过程,。,无限缓慢的热力学过程往往是准静态热力学过程,不是准静态,准静态热力学过程中所有中间状态都可以在状态图上表示出来，,第,1,节 热力学系统和运动状态,四,热力学过程、过程曲线,这些点连成一条曲线，叫热力学,过程曲线,。,p,V,o,2,V,2,p,2,1,V,1,p,1,两个系统挨在一起，它们之间会出现热交换，过一段时间后，热交换停止，两个系统状态不再发生改变，两个系统达到新的热平衡。,第,1,节 热力学系统和运动状态,五,温度、热力学第,0,定律,实验证明：两个系统与第三个系统接触，且都与第三个系统达成热平衡，则这两个系统也处于热平衡,热力学第,0,定律,。,热力学第,0,定律是能够进行温度测量的依据。,热力学第,0,定律也是温度定义的依据：,互相处于热力学平衡的两个系统显然具有共同的宏观状态参量，记为,T,，,温度。,热,T,1,T,2,T,1,T,2,两个系统挨在一起，它们之间会出现热交换，过一段时间后，热交换停止，两个系统状态不再发生改变，两个系统达到新的热平衡。,第,1,节 热力学系统和运动状态,五,温度、热力学第,0,定律,实验证明：两个系统与第三个系统接触，且都与第三个系统达成热平衡，则这两个系统也处于热平衡,热力学第,0,定律,。,热力学第,0,定律是能够进行温度测量的依据。,热力学第,0,定律也是温度定义的依据：,互相处于热力学平衡的,2,个系统显然具有共同的宏观状态参量，记为,T,，,温度。,无热,T,1,T,2,T,1,T,2,两个系统挨在一起，它们之间会出现热交换，过一段时间后，热交换停止，两个系统状态不再发生改变，两个系统达到新的热平衡。,第,1,节 热力学系统和运动状态,五,温度、热力学第,0,定律,实验证明：两个系统与第三个系统接触，且都与第三个系统达成热平衡，则这两个系统也处于热平衡,热力学第,0,定律,。,热力学第,0,定律是能够进行温度测量的依据。,热力学第,0,定律也是温度定义的依据：,互相处于热力学平衡的,2,个系统显然具有共同的宏观状态参量，记为,T,，,温度。,温度的数字表示法叫,温标,。,温标与测温物质有关。,以后面将要讲述的热力学第二定律为基础可以定义一个与测温物质无关的温标，,它与摄氏温标的关系为,气体是热力学中较简单的热力学系统。,第,2,节 理想气体状态方程与微观模型,理想气体,(perfect gas),是最简单的热力学系统。,理想气体有,3,个状态参量,T,、,p,、,V,。,高中我们学习了,3,个气体的定律：,第,2,节 理想气体状态方程与微观模型,一,理想气体,玻意耳定律：,这,3,个定律在气体温度较高时，与实验符合得较好。温度越低与实验符合得越差。,马略特定律：,查 理定律：,能严格遵守玻意耳定律的气体叫,理想气体,，它是实际气体的一种理想模型。,第,2,节 理想气体状态方程与微观模型,玻意耳定律：,查 理定律：,由上述这,3,个理想气体定律可以得到一个方程,二,理想气体状态方程,马略特定律：,第,2,节 理想气体状态方程与微观模型,由上述这,3,个理想气体定律可以得到一个方程,其中,n,m,/,M,为气体的摩尔数，,M,为气体摩尔质量，,R,8.31J/(mol.K),为气体普适常数。,由阿伏伽德罗常数,N,A,=6.02210,23,(1/mol),引入玻耳兹曼常数,则,分子数密度,二,理想气体状态方程,第,2,节 理想气体状态方程与微观模型,【,例题,7-2】,设太阳为一密度均匀的氢气体球，如果已知其中心压强为,1.3510,14,pa,，,试估计太阳中心温度。,【,解,】,太阳的气体分子密度,由,得,这是一个足以维持太阳发生氢聚变的温度。,氢原子质量,太阳半径,太阳质量,二,理想气体状态方程,