關關雎鳩南郵大學物理課件13-1理想氣體狀態(tài)方程(熱力學基礎)

第一章理想氣體狀態(tài)方程研究對象

熱運動:構(gòu)成宏觀物體的大量微觀粒子的永不休止的無規(guī)運動.熱現(xiàn)象:與溫度有關的物理性質(zhì)的變化。單個分子—無序、具有偶然性、遵循力學規(guī)律.研究對象特征整體（大量分子）—服從統(tǒng)計規(guī)律.宏觀量：表示大量分子集體特征的物理量（可直接測量）,如等.

微觀量：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

等.宏觀量微觀量統(tǒng)計平均研究方法1.

熱力學——宏觀描述

實驗經(jīng)驗總結(jié)，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(zhuǎn)換的關系和條件.

1）具有可靠性；

2）應用宏觀參量.特點2.

氣體動理論——微觀描述

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.兩種方法的關系氣體動理論熱力學相輔相成

1）揭示宏觀現(xiàn)象的本質(zhì)；

2）有局限性，與實際有偏差，不可任意推廣.特點一、狀態(tài)參量的含義1.壓強P

從力學角度描寫氣體狀態(tài)的物理量?！獑挝幻娣e的壓力。國際單位：牛頓/米2，N·m-2,

帕（Pa）1

Pa=1

N·m-2,常用單位：大氣壓，atm§1.理想氣體狀態(tài)方程/二、狀態(tài)參量的含義其它單位：厘米汞柱，cmHg托，Torr2.體積V

從幾何角度描寫氣體狀態(tài)的物理量。----氣體分子活動的空間體積。對于理想氣體分子大小不計，分子活動的空間體積就是容器的體積?！?.理想氣體狀態(tài)方程/二、狀態(tài)參量的含義國際單位：米3，m3常用單位：升，l3.溫度T從熱學角度描寫氣體狀態(tài)的物理量。國際單位：絕對溫標T

開，k常用單位：攝氏溫標t

度，§1.理想氣體狀態(tài)方程/二、狀態(tài)參量的含義二、理想氣體狀態(tài)方程1.什么是理想氣體理想氣體是一種理想化的模型，它的模型有兩種。宏觀模型溫度不太低壓強不太高§1.理想氣體狀態(tài)方程/一、理想氣體狀態(tài)方程微觀模型分子間的作用力不計分子的體積不計兩種模型是等價的，當氣體的壓強較低時，氣體較稀薄，分子間的距離較大，則分子間的作用力可忽略不計，且分子間的距離遠遠大于分子本身的線度，分子的體積也可忽略不計。2.什么是熱平衡態(tài)

在外界條件一定的情況下，系統(tǒng)內(nèi)部各處均勻一致，宏觀性質(zhì)不隨時間t改變?！?.理想氣體狀態(tài)方程/一、理想氣體狀態(tài)方程例如：在一個容器中間，有一隔板，一邊為真空，另一邊盛有氣體，如果外界條件不變的情況下，氣體處于熱平衡態(tài)，當抽出隔板后，右邊的氣體向左邊擴散，氣體密度不均勻，氣體處于非平衡態(tài)，經(jīng)過一段時間后，內(nèi)部均勻一致，達到新的熱平衡態(tài)。隔板真空§1.理想氣體狀態(tài)方程/一、理想氣體狀態(tài)方程

理想氣體處于熱平衡態(tài)下時，各狀態(tài)參量之間的關系。1.摩爾數(shù)：氣體質(zhì)量摩爾質(zhì)量單位：摩爾，mol2.普適氣體恒量R1摩爾氣體在標準狀態(tài)下：或§1.理想氣體狀態(tài)方程/二、狀態(tài)參量的含義由理想氣體狀態(tài)方程:分子的質(zhì)量為m0，分子數(shù)為N，氣體質(zhì)量：摩爾質(zhì)量：N0為阿伏加德羅常數(shù)，§4.溫度公式/一、溫度公式其中k為玻爾茲曼常數(shù)為分子數(shù)密度§4.溫度公式/一、溫度公式三、適用條件①.理想氣體②.處在熱平衡態(tài)理想氣體狀態(tài)方程①.理想氣體②.處在熱平衡態(tài)氣體定律③.質(zhì)量不變④.同種氣體§1.理想氣體狀態(tài)方程/三、適用條件四、注意幾點1.理想氣體狀態(tài)方程：單位要配套使用2.氣體定律：方程兩邊單位統(tǒng)一§1.理想氣體狀態(tài)方程/四、注意幾點五、應用舉例例：一氧氣瓶盛有體積為V1=30l，壓強為P1=130atm的氧氣，若壓強下降到P2=10atm,就應停止使用重新灌氣，有一車間每天用掉P3=1atm、V3=40l的氧氣，問這瓶氧氣能用幾天？設使用中溫度不變。解：由理想氣體狀態(tài)方程：有