理想氣體狀態(tài)方程市公開課金獎市賽課一等獎課件

熱學1第1頁第1頁目錄概述第1章抱負氣體狀態(tài)方程第2章分子動理論第3章熱力學第一定律第4章熱力學第二定律2第2頁第2頁概述一、熱學研究對象冷熱---溫度與溫度相關物理規(guī)律熱學意義：1)大量存在2)能量轉化對象特性：大量無規(guī)運動粒子構成超人與宇宙同時出生(150億年前)每秒數(shù)10個分子數(shù)到現(xiàn)在才數(shù)了3第3頁第3頁地球上所有大氣約有1044個分子一個人每次呼吸氣體大約是1022個分子比值靠近1個摩爾數(shù)值有什么關系嗎？4第4頁第4頁二、研究熱現(xiàn)象兩大分支1.熱力學宏觀試驗能量可靠2.統(tǒng)計物理微觀理論模型相輔相成、互相補充普物任務開門、見識物理綠洲典型粒子量子粒子牛頓力學規(guī)律量子力學規(guī)律先典型、后量子概念、辦法相通5第5頁第5頁統(tǒng)計物理基本思想宏觀上一些物理量是構成系統(tǒng)大量分子進行無規(guī)運動一些微觀量統(tǒng)計平均值

宏觀量實測物理量如PTE等

微觀量構成系統(tǒng)粒子(分子、原子、或其它)質量、動量、能量等等無法直接測量量第一氣體分子系統(tǒng)統(tǒng)計分布6第6頁第6頁處理問題普通思緒從單個粒子行為出發(fā)大量粒子行為---統(tǒng)計規(guī)律統(tǒng)計辦法模式：假設結論驗證修正理論比如：微觀認為宏觀量P是大量粒子碰壁平均作用力先看一個碰一次再看集體7第7頁第7頁統(tǒng)計辦法：一個粒子多次行為多個粒子一次行為結果相同如：擲硬幣看正反面出現(xiàn)百分比百分比靠近1/2統(tǒng)計規(guī)律性：大量隨機事件從整體上表現(xiàn)出來規(guī)律性量必須很大(魔術師)統(tǒng)計規(guī)律性含有漲落性質(伽耳頓板演示）8第8頁第8頁分布曲線飛鏢9第9頁第9頁xxΔ小球落入其中一.......................................................................................................................................分布服從統(tǒng)計規(guī)律大量小球在空間格是一個偶然事件

小球數(shù)按空間位置x分布曲線伽耳頓板演示10第10頁第10頁11第11頁第11頁什么叫統(tǒng)計規(guī)律？在一定宏觀條件下大量偶然事件在整體上表現(xiàn)出擬定規(guī)律統(tǒng)計規(guī)律必定伴伴隨漲落什么叫漲落？對統(tǒng)計規(guī)律偏離現(xiàn)象漲落有時大有時小有時正有時負比如：伽耳頓板試驗中某坐標x附近Δx區(qū)間內分子數(shù)為ΔN漲落幅度：12第12頁第12頁漲落百分比：如漲落幅度漲落百分比什么概念呢？某次測量落在這個區(qū)間分子數(shù)是：13第13頁第13頁假如在這個區(qū)間分子數(shù)是：漲落幅度和漲落百分比結論：分子數(shù)愈多漲落百分比愈小漲落實例：微電流測量時電流漲落電子器件中“熱噪聲”14第14頁第14頁第二熱力學基礎從試驗歸納總結定律熱力學第一定律熱力學第二定律基礎定律地位：相稱于力學中牛頓定律---能量轉化---過程方向性15第15頁第15頁三、本課程中研究對象抱負特性1.對象抱負氣體宏觀定義：嚴格遵守氣體三定律實際氣體抱負化：P不太高T不太低微觀上也有定義理論框架主體是抱負氣體1)在抱負氣體理論基礎上加以修正2)經(jīng)驗若高壓低溫？16第16頁第16頁2.狀態(tài)平衡態(tài)定義：在不受外界影響條件下對一個孤立系統(tǒng)通過足夠長時間后系統(tǒng)達到一個宏觀性質不隨時間改變狀態(tài)用一組宏觀量描述某時狀態(tài)非平衡態(tài)17第17頁第17頁事實上處理：1)是否可看作平衡態(tài)？足夠長2)實在不行---分小塊3)遠離平衡態(tài)--非線性耗散結構本課主體：平衡態(tài)簡介：遠離平衡態(tài)注意區(qū)別平衡態(tài)和穩(wěn)定態(tài)恒高溫恒低溫18第18頁第18頁每一時刻系統(tǒng)都處于平衡態(tài)實際過程抱負化---無限緩慢(準)“無限緩慢”：系統(tǒng)改變過程時間>>馳豫時間例1氣體準靜態(tài)壓縮過程時間~1秒3.過程準靜態(tài)過程馳豫時間<19第19頁第19頁例2準靜態(tài)傳熱熱庫非靜態(tài)過程熱庫熱庫準靜態(tài)過程每一微小過程均是平衡過程20第20頁第20頁實際過程太快速了怎么辦？

1)修正原理論2)更普遍理論或經(jīng)驗本課簡介

氣體分子動理論平衡態(tài)下抱負氣體狀態(tài)量與微觀量關系熱力學基礎試驗總結---必定涉及過程結論是普適（對象過程不限）

但詳細理論計算必是理氣、準靜態(tài)過程21第21頁第21頁

通過本課程：明確理論建立過程

理論指導作用22第22頁第22頁第1章抱負氣體狀態(tài)方程一、幾種基本概念1.溫度處于熱平衡系統(tǒng)所含有共同宏觀性質2.熱平衡定律(熱力學第零定律)試驗表明：若A與C熱平衡B與C熱平衡則A與B熱平衡意義：互為熱平衡物體必定存在一個相同特性---它們溫度相同23第23頁第23頁二、抱負氣體狀態(tài)方程M--質量--mol

質量V--理氣活動空間R--普適氣體恒量第零定律不但給出了溫度概念并且指出了判別溫度是否相同辦法24第24頁第24頁慣用形式系統(tǒng)內有N個分子每個分子質量m慣用形式25第25頁第25頁分子數(shù)密度玻耳茲曼常數(shù)抱負氣體狀態(tài)方程26第26頁第26頁熱力學系統(tǒng)由大量粒子構成1)標況十億億億27第27頁第27頁2)高真空十億大量、無規(guī)統(tǒng)計辦法數(shù)學基礎---概率論28第28頁第28頁