物理3.2,3.3熱力學(xué)平衡態(tài) 氣體的物態(tài)參量

1、第第3章氣體動理論章氣體動理論3.23.2熱力學(xué)平衡態(tài)氣體狀態(tài)參量熱力學(xué)平衡態(tài)氣體狀態(tài)參量整理課件物理學(xué)的第物理學(xué)的第三三次大綜合次大綜合 物理學(xué)的第三次大綜合是從熱學(xué)開始的，涉及物理學(xué)的第三次大綜合是從熱學(xué)開始的，涉及到到宏宏觀與觀與微微觀兩個層次觀兩個層次 . 宏觀理論熱力學(xué)的兩大基本定律宏觀理論熱力學(xué)的兩大基本定律: 第一定律第一定律, 即即能量守恒定律能量守恒定律; 第二定律第二定律, 即熵增加定律即熵增加定律 . 科學(xué)家進(jìn)一步追根問底科學(xué)家進(jìn)一步追根問底, 企圖從分子和原子的微企圖從分子和原子的微觀層次上來說明物理規(guī)律觀層次上來說明物理規(guī)律, 氣體分子動理論應(yīng)運(yùn)而生氣體分子動理論應(yīng)運(yùn)

2、而生 . 玻爾茲曼玻爾茲曼與與吉布斯吉布斯發(fā)展了經(jīng)典統(tǒng)計(jì)力學(xué)發(fā)展了經(jīng)典統(tǒng)計(jì)力學(xué) . 熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理的發(fā)展熱力學(xué)與統(tǒng)計(jì)物理的發(fā)展, 加強(qiáng)了物理學(xué)與化學(xué)加強(qiáng)了物理學(xué)與化學(xué)的聯(lián)系的聯(lián)系, 建立了物理化學(xué)這一門交叉科學(xué)建立了物理化學(xué)這一門交叉科學(xué) .第第3章氣體動理論章氣體動理論3.23.2熱力學(xué)平衡態(tài)氣體狀態(tài)參量熱力學(xué)平衡態(tài)氣體狀態(tài)參量整理課件 研究對象研究對象 熱運(yùn)動熱運(yùn)動 : 構(gòu)成宏觀物體的大量微觀粒子的永不構(gòu)成宏觀物體的大量微觀粒子的永不休止的無規(guī)運(yùn)動休止的無規(guī)運(yùn)動 .熱現(xiàn)象熱現(xiàn)象 : 與溫度有關(guān)的物理性質(zhì)的變化。與溫度有關(guān)的物理性質(zhì)的變化。單個單個分子分子 無序、具有偶然性、遵循力學(xué)規(guī)律無

3、序、具有偶然性、遵循力學(xué)規(guī)律.研究對象特征研究對象特征整體整體（大量分子）（大量分子） 服從統(tǒng)計(jì)規(guī)律服從統(tǒng)計(jì)規(guī)律 . 宏宏觀量：觀量：表示大量分子集體特征的物理量（可直表示大量分子集體特征的物理量（可直接測量）接測量）, 如如 等等 .TVp, 微微觀量：觀量：描述個別分子運(yùn)動狀態(tài)的物理量（不可描述個別分子運(yùn)動狀態(tài)的物理量（不可直接測量），如分子的直接測量），如分子的 等等 .v,m第第3章氣體動理論章氣體動理論3.23.2熱力學(xué)平衡態(tài)氣體狀態(tài)參量熱力學(xué)平衡態(tài)氣體狀態(tài)參量整理課件宏宏觀量觀量微微觀量觀量統(tǒng)計(jì)平均統(tǒng)計(jì)平均 研究方法研究方法1. 熱力學(xué)熱力學(xué) 宏宏觀觀描述描述 實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，實(shí)驗(yàn)經(jīng)

4、驗(yàn)總結(jié)， 給出宏觀物體熱現(xiàn)象的規(guī)律，給出宏觀物體熱現(xiàn)象的規(guī)律，從能量觀點(diǎn)出發(fā)，分析研究物態(tài)變化過程中熱功轉(zhuǎn)從能量觀點(diǎn)出發(fā)，分析研究物態(tài)變化過程中熱功轉(zhuǎn)換的關(guān)系和條件換的關(guān)系和條件 . 1）具有可靠性；具有可靠性； 2）知其然而不知其所以然；知其然而不知其所以然； 3）應(yīng)用宏觀參量應(yīng)用宏觀參量 .特點(diǎn)特點(diǎn)第第3章氣體動理論章氣體動理論3.23.2熱力學(xué)平衡態(tài)氣體狀態(tài)參量熱力學(xué)平衡態(tài)氣體狀態(tài)參量整理課件2. 氣體動理論氣體動理論 微微觀描述觀描述 研究大量數(shù)目的熱運(yùn)動的粒子系統(tǒng)，應(yīng)用模研究大量數(shù)目的熱運(yùn)動的粒子系統(tǒng)，應(yīng)用模型假設(shè)和統(tǒng)計(jì)方法型假設(shè)和統(tǒng)計(jì)方法 .兩種方法的關(guān)系兩種方法的關(guān)系氣體動理論氣

5、體動理論熱熱力學(xué)力學(xué)相輔相成相輔相成 1）揭示宏觀現(xiàn)象的本質(zhì)；揭示宏觀現(xiàn)象的本質(zhì)； 2）有局限性，與實(shí)際有偏差，不可任意推廣有局限性，與實(shí)際有偏差，不可任意推廣 .特點(diǎn)特點(diǎn)第第3章氣體動理論章氣體動理論3.23.2熱力學(xué)平衡態(tài)氣體狀態(tài)參量熱力學(xué)平衡態(tài)氣體狀態(tài)參量整理課件TVp,TVp,真真 空空 膨膨 脹脹一、熱力學(xué)一、熱力學(xué) 平平 衡衡 態(tài)態(tài) 一定量的氣體，一定量的氣體，在不受外界的影響下在不受外界的影響下, 經(jīng)過經(jīng)過一定的時間一定的時間, 系統(tǒng)達(dá)到一個穩(wěn)定的系統(tǒng)達(dá)到一個穩(wěn)定的, 宏觀性質(zhì)不隨宏觀性質(zhì)不隨時間變化的狀態(tài)稱為平衡態(tài)時間變化的狀態(tài)稱為平衡態(tài) .（理想狀態(tài)）（理想狀態(tài)）pVo),(

6、TVp),(TVp第第3章氣體動理論章氣體動理論3.23.2熱力學(xué)平衡態(tài)氣體狀態(tài)參量熱力學(xué)平衡態(tài)氣體狀態(tài)參量整理課件平衡態(tài)的特點(diǎn)平衡態(tài)的特點(diǎn)),(TVppV),(TVp*o1）單一性（單一性（ 處處相等）處處相等）;2）物態(tài)的物態(tài)的穩(wěn)定性穩(wěn)定性 與時間無關(guān)；與時間無關(guān)；3）自發(fā)過程的終點(diǎn)；自發(fā)過程的終點(diǎn)；4）熱力學(xué)動態(tài)平衡（有別于力平衡）熱力學(xué)動態(tài)平衡（有別于力平衡）.Tp,第第3章氣體動理論章氣體動理論3.23.2熱力學(xué)平衡態(tài)氣體狀態(tài)參量熱力學(xué)平衡態(tài)氣體狀態(tài)參量整理課件二、二、 氣體的狀態(tài)參量及其單位氣體的狀態(tài)參量及其單位（宏觀量宏觀量）TVp, 1 氣體壓強(qiáng)氣體壓強(qiáng) ：作用于容器壁上：作用

7、于容器壁上單位面積的正壓力（單位面積的正壓力（力學(xué)力學(xué)描述）描述）.p 單位：單位：2mN1Pa1 2 體積體積 : 氣體所能達(dá)到的最大空間（氣體所能達(dá)到的最大空間（幾何幾何描述）描述）. 3333dm10L10m1V單位：單位：Pa10013. 1atm15標(biāo)準(zhǔn)大氣壓：標(biāo)準(zhǔn)大氣壓： 緯度海平面處緯度海平面處, 時的大氣壓時的大氣壓.45C0 3 溫度溫度 : 氣體冷熱程度的量度（氣體冷熱程度的量度（熱學(xué)熱學(xué)描述）描述）. TtT15.273單位：溫標(biāo)單位：溫標(biāo) （開爾文）（開爾文）.K第第3章氣體動理論章氣體動理論3.23.2熱力學(xué)平衡態(tài)氣體狀態(tài)參量熱力學(xué)平衡態(tài)氣體狀態(tài)參量整理課件三、三、 理想氣體物態(tài)方程理想氣體物態(tài)方程 物態(tài)方程：理想氣體平衡態(tài)宏觀參量間的函數(shù)物態(tài)方程：理想氣體平衡態(tài)宏觀參量間的函數(shù)關(guān)系關(guān)系 .KJkR/1038. 1KmolJ31. 82311摩爾氣體常數(shù)摩爾氣體常數(shù)波爾茲曼常數(shù)波爾茲曼常數(shù)000222111TVMmpTVpTVp對一定質(zhì)對一定質(zhì)量的同種量的同種氣體氣體nkTkTVNpNkTRTNNRTMmpVA理想氣體理想氣體物