-氣體物態(tài)方程等

1、第七章靜電場(chǎng)第七章靜電場(chǎng)7 1 7 1 電荷的量子化電荷的量子化 電荷守恒定律電荷守恒定律第七章靜電場(chǎng)第七章靜電場(chǎng)7 1 7 1 電荷的量子化電荷的量子化 電荷守恒定律電荷守恒定律 研究物體的研究物體的熱現(xiàn)象熱現(xiàn)象及及熱運(yùn)動(dòng)熱運(yùn)動(dòng)的規(guī)律。的規(guī)律。熱運(yùn)動(dòng)：熱運(yùn)動(dòng)：物體中分子或原子物體中分子或原子無規(guī)則無規(guī)則的運(yùn)動(dòng)。的運(yùn)動(dòng)。例：例：熱脹冷縮、相變、高溫退磁。熱脹冷縮、相變、高溫退磁。熱現(xiàn)象：熱現(xiàn)象：由于物體由于物體溫度的變化溫度的變化而引起物體性質(zhì)、形而引起物體性質(zhì)、形態(tài)態(tài)的變化。的變化。研究熱現(xiàn)象的研究熱現(xiàn)象的微觀本質(zhì)微觀本質(zhì)研究熱現(xiàn)象的研究熱現(xiàn)象的宏觀規(guī)律宏觀規(guī)律研究方研究方法法氣體動(dòng)理論氣體

2、動(dòng)理論熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ)例：例：一個(gè)分子一個(gè)分子的直徑、質(zhì)量的直徑、質(zhì)量微觀量：微觀量：表征個(gè)別分子行為特征的物理量表征個(gè)別分子行為特征的物理量。宏觀量：宏觀量：表征表征大量分子大量分子集體集體 行為特征的物理量行為特征的物理量。例：例：溫度、壓強(qiáng)、體積溫度、壓強(qiáng)、體積第七章靜電場(chǎng)第七章靜電場(chǎng)7 1 7 1 電荷的量子化電荷的量子化 電荷守恒定律電荷守恒定律宏宏觀量觀量微微觀量觀量統(tǒng)計(jì)平均統(tǒng)計(jì)平均1.1. 熱力學(xué)熱力學(xué) 宏宏觀理論觀理論 實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，實(shí)驗(yàn)經(jīng)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)換的從能量觀點(diǎn)出發(fā)，分析研究物

3、態(tài)變化過程中熱功轉(zhuǎn)換的關(guān)系和條件關(guān)系和條件 . . 1 1）具有可靠性；具有可靠性； 2 2）知其然而不知其所以然；知其然而不知其所以然； 3 3）應(yīng)用宏觀參量應(yīng)用宏觀參量 . .特點(diǎn)特點(diǎn)第七章靜電場(chǎng)第七章靜電場(chǎng)7 1 7 1 電荷的量子化電荷的量子化 電荷守恒定律電荷守恒定律2.2. 氣體動(dòng)理論氣體動(dòng)理論 微微觀方法觀方法 研究大量數(shù)目的熱運(yùn)動(dòng)的粒子系統(tǒng)，應(yīng)用模型研究大量數(shù)目的熱運(yùn)動(dòng)的粒子系統(tǒng)，應(yīng)用模型假設(shè)和統(tǒng)計(jì)方法假設(shè)和統(tǒng)計(jì)方法 . . 1 1）揭示宏觀現(xiàn)象的本質(zhì)；揭示宏觀現(xiàn)象的本質(zhì)； 2 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 . .兩種方法的關(guān)系兩

4、種方法的關(guān)系氣體動(dòng)理論氣體動(dòng)理論熱熱力學(xué)力學(xué)相輔相成相輔相成特點(diǎn)特點(diǎn)第七章靜電場(chǎng)第七章靜電場(chǎng)7 1 7 1 電荷的量子化電荷的量子化 電荷守恒定律電荷守恒定律1 氣體壓強(qiáng)氣體壓強(qiáng) p ： 作用于容器壁上作用于容器壁上單位面積的正壓力單位面積的正壓力.TVp,FpS 單位：單位： 帕斯卡（帕斯卡（Pa）21Pa1N m 緯度緯度450 海平面處海平面處, 00 C 時(shí)的大氣壓時(shí)的大氣壓.標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（標(biāo)準(zhǔn)大氣壓（atm）：）：51atm1.01310 Pa 2 體積體積 V： 氣體所能達(dá)到的最大空間氣體所能達(dá)到的最大空間.單位：單位：立方米（立方米（ m3）33331m10 L10 dm 3 溫度

5、溫度 T：氣體冷熱程度的量度氣體冷熱程度的量度.單位：單位：開爾文（開爾文（K）.Tt(K)273.15C 第七章靜電場(chǎng)第七章靜電場(chǎng)7 1 7 1 電荷的量子化電荷的量子化 電荷守恒定律電荷守恒定律 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)過一定的經(jīng)過一定的時(shí)間時(shí)間, 系統(tǒng)達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定的系統(tǒng)達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定的, 宏觀性質(zhì)不隨時(shí)間變化的宏觀性質(zhì)不隨時(shí)間變化的狀態(tài)稱為平衡態(tài)狀態(tài)稱為平衡態(tài) .平衡態(tài)的特點(diǎn)平衡態(tài)的特點(diǎn) p V T, p VT,1）單一性（單一性（p,T,n 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(shí)間無關(guān)；與時(shí)間無關(guān)；NnV n為分子為分子數(shù)密

6、度數(shù)密度3）自發(fā)過程的終點(diǎn)；自發(fā)過程的終點(diǎn)；N 為分子總數(shù)為分子總數(shù)4）熱動(dòng)平衡（有別于力平衡）熱動(dòng)平衡（有別于力平衡）. 對(duì)于氣體，在平衡對(duì)于氣體，在平衡態(tài)時(shí)態(tài)時(shí)壓強(qiáng)、溫度、分子壓強(qiáng)、溫度、分子數(shù)密度數(shù)密度處處相等，且不處處相等，且不隨時(shí)間改變。隨時(shí)間改變。p V T, ,真真 空空 膨膨 脹脹P,V,TVpO第七章靜電場(chǎng)第七章靜電場(chǎng)7 1 7 1 電荷的量子化電荷的量子化 電荷守恒定律電荷守恒定律系統(tǒng)系統(tǒng)T1大熱源大熱源T2平衡過程（平衡過程（準(zhǔn)靜態(tài)過程準(zhǔn)靜態(tài)過程） ： 系統(tǒng)在始末兩平衡態(tài)之系統(tǒng)在始末兩平衡態(tài)之間所經(jīng)歷的中間狀態(tài)也是平間所經(jīng)歷的中間狀態(tài)也是平衡態(tài)的過程衡態(tài)的過程.平衡過程平

7、衡過程在在 pV 圖上用一條曲線表示。圖上用一條曲線表示。VpO p V T, p VT,（等容升溫）（等容升溫）平衡過程平衡過程的實(shí)現(xiàn)的實(shí)現(xiàn)大熱源大熱源TT1d 大熱源大熱源TT12d 系統(tǒng)系統(tǒng)TT1d 系統(tǒng)系統(tǒng)T2第七章靜電場(chǎng)第七章靜電場(chǎng)7 1 7 1 電荷的量子化電荷的量子化 電荷守恒定律電荷守恒定律 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 . .普適氣體常量普適氣體常量p Vp VTT112212 對(duì)一定質(zhì)量對(duì)一定質(zhì)量的的同種同種氣體氣體理想氣體理想氣體物態(tài)方程物態(tài)方程N(yùn)分子總數(shù)分子總數(shù)任何情況任何情況下均遵下均遵守此規(guī)律的氣體守此規(guī)律

8、的氣體稱為稱為理想氣體理想氣體PVRT R11118.31J molK0.082atm l molK ANmNM NA阿佛加德羅常數(shù)阿佛加德羅常數(shù)M理想氣體的摩爾質(zhì)量理想氣體的摩爾質(zhì)量m理想氣體的質(zhì)量理想氣體的質(zhì)量 理想氣體的物質(zhì)的量理想氣體的物質(zhì)的量2312 16.00 mol2AN 第七章靜電場(chǎng)第七章靜電場(chǎng)7 1 7 1 電荷的量子化電荷的量子化 電荷守恒定律電荷守恒定律理想氣體理想氣體物態(tài)方程物態(tài)方程PVRT PRTV ARNNTVANRTVNnkT NVn 其中：其中：分子數(shù)密度，即單位體積內(nèi)的分子數(shù)分子數(shù)密度，即單位體積內(nèi)的分子數(shù)ARNk k2311.38 10J K波爾茲曼常數(shù)波爾

9、茲曼常數(shù)理想氣體物態(tài)理想氣體物態(tài) 方程的兩種形式方程的兩種形式PVRT PnkT 如果如果兩個(gè)兩個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)熱力學(xué)系統(tǒng)中的每一個(gè)中的每一個(gè)都與第三個(gè)熱力學(xué)都與第三個(gè)熱力學(xué)系統(tǒng)系統(tǒng)處于熱平衡處于熱平衡，則它們彼此也，則它們彼此也必定處于熱平衡。必定處于熱平衡。第七章靜電場(chǎng)第七章靜電場(chǎng)7 1 7 1 電荷的量子化電荷的量子化 電荷守恒定律電荷守恒定律 例例一封閉的圓筒，內(nèi)部被導(dǎo)熱的不漏氣的可移動(dòng)活塞一封閉的圓筒，內(nèi)部被導(dǎo)熱的不漏氣的可移動(dòng)活塞隔為兩部分。最初，活塞位于筒中央，圓筒兩側(cè)的長度隔為兩部分。最初，活塞位于筒中央，圓筒兩側(cè)的長度 l1= l2。 當(dāng)兩側(cè)各充以當(dāng)兩側(cè)各充以T T1 1、p p1 1，與與T T2 2、p p2 2的相同氣體后，的相同氣體后，問問平衡時(shí)平衡時(shí)活塞將在什么位置上（活塞將在什么位置上（ 即即 l1/l2 是多少是多少）？）？已知已知p1=1.013105Pa, T1= 680K, p2 = 2.026105Pa, T2 =280K。l1l2pT11pT22解：解：設(shè)圓筒的截面積為設(shè)圓筒的截面積為 S ，則