大学物理热力学PPT.ppt

第九章,热力学基础,常见的一些现象：,1.一壶水开了，水变成了水蒸气。,2.温度降到0以下，液态的水变成了固体的冰块。,3.气体被压缩，压强增强。,4.物体被加热，物体的温度升高。,热现象,第四部分热学,1什么是热学,宏观物体是由大量的微观粒子分子、原子等组成的微观粒子的无规则的运动，称为热运动热学是研究热运动的规律及其对物质宏观性质的影响，以及与其他运动形态之间的转化的物理学分支,2热学的分类,按照研究方法的不同，热学分为热力学宏观理论统计物理学微观理论,热力学基础,热力学是研究热现象的宏观理论根据实验总结出来的热力学定律，用严密的逻辑推理的方法，研究宏观物体的热力学性质。热力学不涉及物质的微观结构，它的主要理论基础是热力学的三条定律。本章的内容是热力学第一定律和热力学第二定律。,9-1热力学的基本概念,在热力学中把要研究的宏观物体（气体、液体、固体）称为热力学系统简称系统。,外界：系统以外与系统有着相互作用的环境,孤立系统：与外界不发生任何能量和物质交换的热力学系统。,封闭系统：与外界只有能量交换而没有物质交换的系统。,一、热力学系统,1、系统与外界,2、气体的物态参量,气体的宏观状态可以用V、P、T描述体积V几何参量压强p力学参量温度T热力学参量,3、说明,气体的p、V、T是描述大量分子热运动集体特征的物理量，是宏观量，而气体分子的质量、速度等是描述个别分子运动的物理量，是微观量。,物态参量：描述热力学系统物态的物理量。,描述气体的物态参量：压强、体积和温度,二、p、V、T,1、压强（p）垂直作用在单位容器壁面积上的气体压力。压强P是大量分子与容器壁相碰撞而产生的。p=F/S,1标准大气压=1atm=1.01325105（Pa）,气体分子自由活动的空间。,2、体积（V）,温度是表征在热平衡物态下系统宏观性质的物理量。,3、温度（T）,温标温度的数值表示法。,（1）摄氏温标t：单位,水的冰点0水的沸点100,冰点和沸点之差的百分之一规定为1。,（2）热力学温标T：单位K,绝对零度：T=0Kt=-273.15,水三相点（气态、液态、固态的共存状态）273.16K,两热力学系统相互接触，而与外界没有热量交换，当经过了足够长的时间后，它们的冷热程度不再发生变化，则我们称两系统达到了热平衡。,热力学第零定律：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。,三、热平衡、热力学第零定律,热力学第零定律表明，处在同一平衡态的所有热力学系统都有一个共同的宏观性质，这个决定系统热平衡的宏观性质的物理量可以定义为温度。,一个孤立系统，其宏观性质在经过充分长的时间后保持不变（即其物态参量不再随时间改变）的物态。,注意：如果系统与外界有能量交换，即使系统的宏观性质不随时间变化，也不能断定系统是否处于平衡态。,四、平衡态准静态过程,1、平衡态,2、说明,（1）平衡态是一个理想状态；（2）平衡态是一种动态平衡；（3）对于平衡态，可以用pV图上的一个点来表示。,4、准静态过程：状态变化过程进行得非常缓慢，以至于过程中的每一个中间状态都近似于平衡态。,准静态过程的过程曲线可以用p-V图来描述，图上的每一点都表示系统的一个平衡态。,(pC,VC,TC),3、热力学过程：热力学系统的物态随时间发生变化的过程。,1、理想气体：在任何情况下都严格遵守“波意耳（Boyle）定律”、“盖-吕萨克（Gay-Lussac）定律”以及“查理（Charles）定律”的气体。,（质量不变）,五、理想气体物态方程,2、描述理想气体的状态参量p、V、T三者之间关系的状态方程：,标准状态：,m为气体的总质量。M为气体的摩尔质量。,其中：,令：,R称为“摩尔气体常量”,代入：,理想气体物态方程：,分子质量为m0，气体分子数为N，分子数密度n。,阿伏伽德罗常量,玻耳兹曼常量,理想气体状态方程的另一种形式：,标准状态下的分子数密度：,称为洛施密特常量,标准状态：,