高二物理競賽熱力學(xué)平衡的基本概念和壓強溫度的微觀解釋

熱力學(xué)平衡的基本概念和壓強溫度的微觀解釋大學(xué)物理——熱物理學(xué)大量分子無規(guī)則熱運動的規(guī)律

大學(xué)物理力學(xué)、振動和波、熱學(xué)、電磁、光等從微觀角度用微觀出發(fā)→揭示熱現(xiàn)象本質(zhì)位置研究內(nèi)容研究方法從宏觀角度正確？→需實驗檢驗由實驗事實→反映熱現(xiàn)象規(guī)律正確√→本質(zhì)是什么不知§7氣體動理論§8熱力學(xué)基礎(chǔ)相輔相成，互相補充

§7氣體動理論幾個概念理想氣體狀態(tài)方程幾個統(tǒng)計規(guī)律§7.1熱力學(xué)平衡的基本概念7.1.1熱力學(xué)系統(tǒng)的平衡1.熱力學(xué)系統(tǒng)(系統(tǒng))p、T、化學(xué)組分——處處相等不受外界影響條件下由大量分子、原子組成的宏觀物體經(jīng)足夠長時間系統(tǒng)達到宏觀性質(zhì)不隨t變的狀態(tài)2.平衡態(tài)(1)概念(2)特點熱動平衡？平衡態(tài)？平衡態(tài)之后的討論均在該態(tài)§7.1熱力學(xué)平衡的基本概念(一平衡態(tài))7.1.2狀態(tài)參量1.微觀量與宏觀量描述平衡態(tài)的宏觀量2.狀態(tài)參量(1)體積V(2)溫度T還有：3.氣體的狀態(tài)參量(3)壓強p在SI中:m3常用：攝氏溫度———表示t；單位℃熱力學(xué)溫度——表示T；單位K關(guān)系：在SI中:帕斯卡（Pa）還有:4.平衡態(tài)的圖示§7.1熱力學(xué)平衡的基本概念(一平衡態(tài)二狀態(tài)參量)7.1.3理想氣體狀態(tài)方程1.狀態(tài)方程(2)理想氣體：各狀態(tài)參量之關(guān)系在任何情況下都遵守該規(guī)律的氣體

氣體在壓強不太大(比大氣壓)、溫度不太低(比室溫)時(1)實驗：其中：M——氣體的質(zhì)量2.氣體狀態(tài)方程p、V、T之關(guān)系式3.理想氣體狀態(tài)方程Mmol——氣體的摩爾質(zhì)量R——普適氣體常量(3)理想氣體狀態(tài)方程：§7.1熱力學(xué)平衡的基本概念(一平衡態(tài)二狀態(tài)參量三狀態(tài)方程)——分子數(shù)密度令：①應(yīng)用注意：ⅰ單位：T——熱力學(xué)溫度4.理想氣體狀態(tài)方程的另一種形式設(shè)：氣體中分子數(shù)為N，每個分子質(zhì)量m有：則：ⅱ標準狀態(tài)：——玻爾茲曼常量說明②講實驗規(guī)律？氣體動理論研究：p、V、T的微觀本質(zhì)？為什么滿足狀態(tài)方程？理想氣體狀態(tài)方程由：阿伏伽德羅常量NA=6.022×1023

(1mol中的分子數(shù))例已知：容器V(dm3)中有氫氣，溫度為t1時，壓強為p1(atm)，由于漏氣，當溫度升為t2時，p2=p1求:(1)漏掉氫氣的質(zhì)量；

(2)此時分子數(shù)密度和密度(1)解：①注意:②應(yīng)用理想氣體狀態(tài)方程漏之前：(2)n：漏之后：(3)ρ：§7.2壓強和溫度的微觀解釋§7氣體動理論幾個概念理想氣體狀態(tài)方程壓強和溫度的微觀解釋理想氣體的內(nèi)能氣體分子速率分布律氣體分子的平均自由程幾個統(tǒng)計規(guī)律目的：p、T的微觀本質(zhì)需要：假設(shè)§7.2壓強和溫度的微觀解釋7.2.1分子間作用力7.2.2理想氣體的基本微觀假設(shè)1.關(guān)于分子個體的假設(shè)①視為質(zhì)點②碰外無相互作用③碰為完全彈性(之后有剛體、小球→靠實驗)2.關(guān)于分子集體的統(tǒng)計假設(shè)①各分子速度不同，并不斷變化②分子速度按方向的分布是均勻的因為：

哪個方向更優(yōu)越？注意：ⅰ.只有針對大量分子才是正確的

ⅱ.斥力引力§7.2壓強和溫度的微觀解釋(一分子力二假設(shè))7.2.3理想氣體壓強公式1.氣體壓強產(chǎn)生的機理

設(shè)：容器中有N個同類氣體分子2.推導(dǎo)

推導(dǎo)：考察：A1面受的壓強

xyz①i分子碰一次對A1的沖量大量分子對容器壁不斷碰撞的結(jié)果②連續(xù)兩次碰撞的時間間隔④單位時間內(nèi)對A1的沖量③單位時間內(nèi)對A1碰撞的次數(shù)⑤單位時間N個分子對A1的沖量⑥A1受平均沖力⑦A1上壓強§7.2壓強和溫度的微觀解釋(一分子力二假設(shè)三壓強公式)7.2.3理想氣體壓強公式3.理想氣體壓強公式形式一：形式二：——稱氣體分子的平均平動動能②從微觀看①壓強是大量分子與器壁不斷碰撞的平均效果對少量分子談壓強是沒有意義的說明？第二十次§7.1§7.2

概念、狀態(tài)方程、pT微觀解釋——回顧其中：1.平衡態(tài)2.

理想氣體狀態(tài)方程

(1)產(chǎn)生機理孤立系、宏觀不隨t變，各處pT相同注意：單位問題3.

氣體壓強

稱氣體分子的平均平動動能(2)公式§7氣體動理論幾個概念理想氣體狀態(tài)方程壓強和溫度的微觀解釋理想氣體的內(nèi)能氣體分子速率分布律氣體分子的平均自由程幾個統(tǒng)計規(guī)律xyz——大量……§7.2壓強和溫度的微觀解釋(一分子力二假設(shè)三壓強公式)7.2.4理想氣體的溫度公式由1.溫度公式2.

溫度的微觀本質(zhì)

③分子運動永不停息.熱力學(xué)零度不可能達到

①氣體溫度是分子平均平動動能的量度②溫度是大量分子熱運動的集體表現(xiàn)，對個別或少數(shù)分子說“溫度”是沒有意義的

分子運動劇烈程度例容積為20L的容器內(nèi)裝有2.0g氫氣，當容器內(nèi)壓強為300mmHg時求:(1)氫分子的平均平動動能；(2)單位體積內(nèi)的分子數(shù)；

(3)氫氣的密度；(4)氫分子的質(zhì)量。(1)解：①注意:②由理想氣體狀態(tài)方程(3)(2)n：(4)m：分子數(shù)密度分子數(shù)方法一：方法二：例

一瓶氦氣和一瓶氮氣質(zhì)量密度相同，