-氣體的物態(tài)參量平衡態(tài)理想氣體物

1、第六章熱力學(xué)基礎(chǔ)第六章熱力學(xué)基礎(chǔ)6 6 1 1 氣體物態(tài)參量氣體物態(tài)參量 平衡態(tài)平衡態(tài) 理想氣體物態(tài)方程理想氣體物態(tài)方程物理學(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(kāi)始的，涉及物理學(xué)的第三次大綜合是從熱學(xué)開(kāi)始的，涉及到到宏宏觀與觀與微微觀兩個(gè)層次觀兩個(gè)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(wèn)底科學(xué)家進(jìn)一步追根問(wèn)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(lái)說(shuō)明物理規(guī)律觀層次上來(lái)說(shuō)明物理規(guī)律, 氣體分子動(dòng)理論應(yīng)運(yùn)

2、而生氣體分子動(dòng)理論應(yīng)運(yùn)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(mén)交叉科學(xué)建立了物理化學(xué)這一門(mén)交叉科學(xué) .第六章熱力學(xué)基礎(chǔ)第六章熱力學(xué)基礎(chǔ)6 6 1 1 氣體物態(tài)參量氣體物態(tài)參量 平衡態(tài)平衡態(tài) 理想氣體物態(tài)方程理想氣體物態(tài)方程 研究對(duì)象研究對(duì)象 熱運(yùn)動(dòng)熱運(yùn)動(dòng) : 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(wú)規(guī)運(yùn)動(dòng)休止的無(wú)規(guī)運(yùn)動(dòng) .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(gè)單

3、個(gè)分子分子 無(wú)序、具有偶然性、遵循力學(xué)規(guī)律無(wú)序、具有偶然性、遵循力學(xué)規(guī)律.研究對(duì)象特征研究對(duì)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(cè)量）接測(cè)量）, 如如 等等 .TVp, 微微觀量：觀量：描述個(gè)別分子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物理量（不可描述個(gè)別分子運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的物理量（不可直接測(cè)量），如分子的直接測(cè)量），如分子的 等等 .v,m第六章熱力學(xué)基礎(chǔ)第六章熱力學(xué)基礎(chǔ)6 6 1 1 氣體物態(tài)參量氣體物態(tài)參量 平衡態(tài)平衡態(tài) 理想氣體物態(tài)方程理想氣體物態(tài)方程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

4、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)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(guò)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(guò)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)第六章熱力學(xué)基礎(chǔ)第六章熱力學(xué)基礎(chǔ)6 6 1 1 氣體物態(tài)參量氣體物態(tài)參量 平衡態(tài)平衡態(tài) 理想氣體物態(tài)方程理想氣體物態(tài)方程2. 氣體動(dòng)理論氣體動(dòng)理論 微微觀描述觀描述 研究大量數(shù)目的熱運(yùn)動(dòng)的粒子系統(tǒng)，應(yīng)用模研究大量數(shù)目的熱運(yùn)動(dòng)的粒子

5、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(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 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)第六章熱力學(xué)基礎(chǔ)第六章熱力學(xué)基礎(chǔ)6 6 1 1 氣體物態(tài)參量氣體物態(tài)參量 平衡態(tài)平衡態(tài) 理想氣體物態(tài)方程理想氣體物態(tài)方程一一 氣體的物態(tài)參量及其單位氣體的物態(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：?jiǎn)挝唬?mN1Pa1

6、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：?jiǎn)挝唬篜a10013. 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(shí)的大氣壓時(shí)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(kāi)爾文）（開(kāi)爾文）.K第六章熱力學(xué)基礎(chǔ)第六章熱力學(xué)基礎(chǔ)6 6 1 1 氣體物態(tài)參量氣體物態(tài)參量 平衡態(tài)平衡態(tài) 理想氣體物態(tài)方程理想氣體物態(tài)方程TVp,TVp,真真 空空 膨膨 脹脹二二 平平 衡衡 態(tài)態(tài) 一定量的氣體，一定量的氣體

7、，在不受外界的影響下在不受外界的影響下, 經(jīng)過(guò)經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間一定的時(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)不隨宏觀性質(zhì)不隨時(shí)間變化的狀態(tài)稱為平衡態(tài)時(shí)間變化的狀態(tài)稱為平衡態(tài) .（理想狀態(tài)）（理想狀態(tài)）pVo),(TVp),(TVp第六章熱力學(xué)基礎(chǔ)第六章熱力學(xué)基礎(chǔ)6 6 1 1 氣體物態(tài)參量氣體物態(tài)參量 平衡態(tài)平衡態(tài) 理想氣體物態(tài)方程理想氣體物態(tài)方程平衡態(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(shí)間無(wú)關(guān)；與時(shí)間無(wú)關(guān)；3）自發(fā)過(guò)程的終點(diǎn)；自發(fā)過(guò)程的終點(diǎn)；4）熱動(dòng)平衡（有別于力平衡）熱動(dòng)平衡（有別于力

8、平衡）.Tp,第六章熱力學(xué)基礎(chǔ)第六章熱力學(xué)基礎(chǔ)6 6 1 1 氣體物態(tài)參量氣體物態(tài)參量 平衡態(tài)平衡態(tài) 理想氣體物態(tài)方程理想氣體物態(tài)方程三三 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 .11KmolJ31. 8R摩爾氣體常量摩爾氣體常量222111TVpTVp對(duì)一定質(zhì)量對(duì)一定質(zhì)量的同種氣體的同種氣體RTMmpV 理想氣體理想氣體物態(tài)方程物態(tài)方程理想氣體宏觀定義理想氣體宏觀定義：遵守三個(gè)實(shí)驗(yàn)定律的氣體：遵守三個(gè)實(shí)驗(yàn)定律的氣體 .一般式一般式常用式常用式第六章熱力學(xué)基礎(chǔ)第六章熱力學(xué)基礎(chǔ)6 6 1 1 氣體物態(tài)參量氣體物

9、態(tài)參量 平衡態(tài)平衡態(tài) 理想氣體物態(tài)方程理想氣體物態(tài)方程應(yīng)用理想氣體物態(tài)方程解題思路和方法應(yīng)用理想氣體物態(tài)方程解題思路和方法:(1)確定合適的研究對(duì)象。分析研究對(duì)象所處的狀態(tài)或經(jīng)確定合適的研究對(duì)象。分析研究對(duì)象所處的狀態(tài)或經(jīng)歷變化過(guò)程，弄清狀態(tài)參量之間的聯(lián)系或變化的規(guī)律。歷變化過(guò)程，弄清狀態(tài)參量之間的聯(lián)系或變化的規(guī)律。(2)選取所需的計(jì)算關(guān)系式。若題中只涉及到氣體的某一選取所需的計(jì)算關(guān)系式。若題中只涉及到氣體的某一狀態(tài)，可直接選用物態(tài)方程常用式：狀態(tài)，可直接選用物態(tài)方程常用式： ，由已知量求未知量；若題中涉及一定質(zhì)量的氣體按照某由已知量求未知量；若題中涉及一定質(zhì)量的氣體按照某一過(guò)程從一個(gè)狀態(tài)變化到另一個(gè)狀態(tài)，則可選用一一過(guò)程從一個(gè)狀態(tài)變化到另一個(gè)狀態(tài)，則可選用一般式：般式： 求解求解 ；若題中涉及質(zhì)