《热学-气动力理论-物态方程,压强公式,温度公式》由会员分享，可在线阅读，更多相关《热学-气动力理论-物态方程,压强公式,温度公式（18页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第二篇 热 学,热学,热力学,气体动理论,从现象中找规律,透过现象追本质,宏观规律,微观机制,观察 记录 分析 总结,建模 统计 理论 验证,第 七 章 气体动理论,气体动理论是热学的微观理论,7.1 热力学系统 平衡态 状态参量,7.1.1 热力学系统,外界: 系统以外的物体.,系统与外界可以相互作用,例如: 热传递, 物质交换,系统,系统的分类,开放系统,封闭系统,孤立系统,热力学系统(系统): 热力学研究的对象.,宏观量: 反映大量分子集体行为特征的物理量(温度, 压强).微观量: 反映单个分子行为特征的物理量(分子的直径, 质量, 速率).,宏观量是大量粒子运动的集体表现,决定于微观量
2、的统计平均值.,第7章 气体动理论,7.1.2 平衡态,平衡态: 在不受外界影响的情况下, 系统的宏观性质不随时间变化, 这种状态叫做平衡态.,平衡态,*平衡态在 p-V 图上对应一个点,注意:,1. 平衡态是理想状态;,3. 不受外界的影响(孤立系统), 与稳态不同.,2. 动态平衡;,宏观量: 反映大量分子集体行为特征的物理量.微观量: 反映单个分子行为特征的物理量.,宏观量是大量粒子运动的集体表现, 决定于微观量的统计平均值.,外界: 系统以外的物体,热力学系统(系统):,热力学所研究的对象.,弛豫,7.1.3 状态参量,压强 p : 气体施加于器壁单位面积的正压力,体积 V : 气体分
3、子能自由活动的空间,1. 状态参量: 描写系统平衡态的变量.,A, B 两系统各自达到平衡态并用绝热板隔开,A, B 两系统用传热板隔开 各自的平衡态被破坏, 最后达到共同的新的平衡状态, AB实现了热平衡,2. 热平衡,单位:,米3 (m3),单位: 帕斯卡 (Pa)1Pa = 1Nm-21atm = 1.01325105Pa,3. 热力学第零定律,设 A 和 B, A 和 C 分别达到热平衡, 则 B 和 C 一定达到热平衡.,温度 T : 反映物体的冷热程度,4. 温度与温标,温度: 反映系统冷热程度的物理量.,温标: 温度的标度表示法,温度计: 用来测温度的量器,摄氏温标: t , 冰
4、点为 0,热力学(开尔文)温标: 单位 开尔文 (K),3. 热力学第零定律,2. 热平衡,两系统相互接触, 经过足够时间, 最后达到共同的新的平衡状态, 也叫热动平衡.,如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡, 则这两个系统彼此也处于热平衡.,以水的三相点作为定标点,(气态, 液态, 固态共存), 7.2 理想气体的状态方程,对一定量理想气体,标准状态:,1摩尔理想气体:,称为“摩尔气体常量”,m 气体的质量 M 气体的摩尔质量 摩尔数,理想气体: 任何情况下都遵守“玻-马定律”, “查理定律”, “盖吕定律” 的气体.,理想气体状态方程:,7.3 理想气体压强公式,7.3.1 理想气体的微
5、观模型,1. 分子大小与分子间距相比较可忽略.,质点,2. 分子间及分子与容器壁之间只有碰撞, 无其他相互作用.,自由质点,3. 碰撞是完全弹性的.,弹性质点,动量守恒, 动能守恒,理想气体可以看成自由, 无规则运动的弹性质点系:,7.3.2 平衡态统计假设(等概率原理),1. 分子数密度处处相等(均匀分布).,2. 分子沿各个方向运动的概率相同., 任意时刻沿各向运动的分子数相同., 分子速度在各个方向分量的各种平均值相等.,理想气体状态方程 ：,7.3.3 理想气体的压强公式,推导压强公式的要点: 1. 气体压强是大量分子不断碰 撞容器壁的结果;,7.3.1 理想气体的微观模型,自由, 无
6、规则运动的弹性质点系.,7.3.2 平衡态统计假设(等概率原理),1. 分子数密度处处相等.,2. 分子沿各向运动概率相同.,压强公式的推导:,与器壁弹性碰撞,3. 单个分子服从牛顿力学;,4. 大量分子服从统计规律.,2. 压强等于单位时间内器壁的 单位面积上受到的平均冲量;,压强公式的推导:,与器壁弹性碰撞,单个分子对A1面冲量的大小,A1连续被碰撞2次的时间间隔,单位时间A1受的碰撞次数,单位时间A1受的冲量(冲力),所有分子对A1面的平均冲力,平均冲力=冲量/时间,压强公式的推导:,单位时间A1受的冲量(冲力),所有分子对A1面的平均冲力,A1面受到的压强,据统计假设:,A1面受到的压
7、强,据统计假设:,分子平均平动动能,宏观量,微观量平均值,理想气体压强公式:,1. 压强公式是统计规律, 非力学规律;,说明:,2. 压强是大量分子运动的集体表现, 决定于微观量的统计平均值; 3. 压强对少数分子无意义.,7.4 理想气体的温度公式,由理想气体状态方程,和压强公式,绝对零度只能逼近, 不能达到.,1. 理想气体的温度公式,温度是分子平均平动动能的量度, 是分子热运动剧烈程度的标志.,温度是大量分子热运动的集体表现, 是统计概念, 对个别分子无温度可言.,说明:,2. 方均根速率,而,所以,又有,压强公式,方均根速率,温度公式,例: 试求氮气分子的平均平动动能和均方根速率. 设 (1) 在温度 t = 1000 时;(2) t = 0 时;(3) t = 150 时.,解:,依题意,(1),例: 两瓶不同种类的气体, 其分子平均平动动能相等, 但分子密度数不同. 问: 它们的温度是否相同? 压强是否相同?,解:,依题意,(2),(3),例: 试求氮气分子的平均平动动能和均方根速率. 设 (1) 在温度 t = 1000 时;(2) t = 0 时;(3) t = 150 时.,解:,依题意,(1),作业,习题集：4- 4、7、10；14、19、22、23、24,
