-平衡態(tài)_理想氣體物態(tài)方程_熱力學第零定律

1、引言引言 物質的運動形式是多種多樣的。在力學中已經(jīng)研究了物質物質的運動形式是多種多樣的。在力學中已經(jīng)研究了物質最簡單的運動形式最簡單的運動形式機械運動，并采用了牛頓力學的確定論機械運動，并采用了牛頓力學的確定論的研究方法。在這一章中，將研究物質的熱運動。任何宏觀物的研究方法。在這一章中，將研究物質的熱運動。任何宏觀物體都由大量微觀粒子（原子、分子等）所構成，大量微觀粒子體都由大量微觀粒子（原子、分子等）所構成，大量微觀粒子所作的永不停息的無規(guī)則運動就是熱運動。研究熱運動有兩種所作的永不停息的無規(guī)則運動就是熱運動。研究熱運動有兩種方法。本章的方法。本章的氣體動理論氣體動理論將從氣體分子熱運動觀點

2、出發(fā)，運用將從氣體分子熱運動觀點出發(fā)，運用統(tǒng)計方法研究氣體分子熱運動的規(guī)律，并對理想氣體的熱學性統(tǒng)計方法研究氣體分子熱運動的規(guī)律，并對理想氣體的熱學性質給與微觀說明質給與微觀說明。而本章的。而本章的熱力學熱力學則從能量觀點出發(fā)，以大量則從能量觀點出發(fā)，以大量實驗觀測為基礎，來研究物質熱現(xiàn)象的宏觀基本規(guī)律及應用實驗觀測為基礎，來研究物質熱現(xiàn)象的宏觀基本規(guī)律及應用。氣體動理論和熱力學是從不同的角度研究物質熱運動規(guī)律的，氣體動理論和熱力學是從不同的角度研究物質熱運動規(guī)律的，它們是相輔相成的。它們是相輔相成的。 本章的主要內(nèi)容有：平衡態(tài)、理想氣體物態(tài)方程、熱力學本章的主要內(nèi)容有：平衡態(tài)、理想氣體物態(tài)方

3、程、熱力學第零定律、理想氣體分子熱運動模型、壓強和溫度的微觀本質、第零定律、理想氣體分子熱運動模型、壓強和溫度的微觀本質、能量均分定理、理想氣體內(nèi)能、準靜態(tài)過程、熱力學第一定律能量均分定理、理想氣體內(nèi)能、準靜態(tài)過程、熱力學第一定律及其應用、卡諾循環(huán)、熱力學第二定律等。及其應用、卡諾循環(huán)、熱力學第二定律等。 研究對象研究對象 熱運動熱運動 : 構成宏觀物體的大量微觀粒子的永不構成宏觀物體的大量微觀粒子的永不休止的無規(guī)運動休止的無規(guī)運動 .熱現(xiàn)象熱現(xiàn)象 : 與溫度有關的物理性質的變化。與溫度有關的物理性質的變化。單個單個分子分子 無序、具有偶然性、遵循力學規(guī)律無序、具有偶然性、遵循力學規(guī)律. 研究

4、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)計規(guī)律服從統(tǒng)計規(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：描述個別分子運動狀態(tài)的物理量（不可描述個別分子運動狀態(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宏宏觀量觀量微微觀量觀量統(tǒng)計平均統(tǒng)計平均 研究方法研究方法1. 熱力學熱力學 宏宏觀觀描述描述 實驗經(jīng)驗總結，實驗經(jīng)驗總結， 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，從能量觀點出發(fā)，分析研究物態(tài)變化過程中熱功轉從能量觀點出發(fā)，分析研究物

5、態(tài)變化過程中熱功轉換的關系和條件換的關系和條件 .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)目的熱運動的粒子系統(tǒng)，應用模型研究大量數(shù)目的熱運動的粒子系統(tǒng)，應用模型假設和統(tǒng)計方法揭示宏觀現(xiàn)象的本質假設和統(tǒng)計方法揭示宏觀現(xiàn)象的本質 .氣體動理論氣體動理論熱熱力學力學相輔相成相輔相成一一 氣體的物態(tài)參量氣體的物態(tài)參量（宏觀量宏觀量）TVp, 2 體積體積 : 氣體所能達到的最大空間（氣體所能達到的最大空間（幾何幾何描述）描述）. 3333dm10L10m1V單位：單位： 1 氣體壓強氣體壓強 ：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（力學力學描述）描述）.p

6、單位：單位：2mN1Pa1Pa10013. 1atm15標準大氣壓：標準大氣壓： 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（熱學熱學描述）描述）. TtT15.273單位：溫標單位：溫標 （開爾文）（開爾文）.K二二 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)達到一個穩(wěn)定的系統(tǒng)達到一個穩(wěn)定的, 宏觀性質不隨宏觀性質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)）平衡態(tài)的特點平衡態(tài)的特點1）單一性（單一性（ 處

7、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；與時間無關；3）自發(fā)過程的終點；自發(fā)過程的終點；4）熱動平衡（有別于力平衡）熱動平衡（有別于力平衡）.TVp,),(TVppV),(TVp*o p -V 圖圖上的每一點上的每一點表示一個平表示一個平衡態(tài)衡態(tài)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)關系關系 .NkTpV 理想氣體宏觀定義理想氣體宏觀定義：遵守三個實驗定律的氣體：遵守三個實驗定律的氣體 .123KJ1038. 1k令令ANN則則kTNpVARkNA令令RTpV則則123Amol1002. 6N阿伏伽德羅常數(shù)阿伏伽德羅常數(shù)11KmolJ31. 8R摩爾氣體常量摩爾氣體常量RTMmpV理想氣體理想氣體物態(tài)方程物態(tài)方程對質量為對質量為 的理想氣體的理想氣體mMmRTpVANNVNn nkTp 分子數(shù)密度分子數(shù)密度（ ）：單位體積內(nèi)的分子數(shù)目）：單位體積內(nèi)的分子數(shù)目.nNkTpV 四四