大学物理教案气体动理论、热力学

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1、大学物理教案气体动理论、热力学第十六章气体动理论一、气体动理论的基本概念第十六章气体动理论一、气体动理论的基本概念NA—阿伏加德罗常数；n—分子数密度(单位体积内的分子数)；？一摩尔量；R?kBNA?kBN??6.022?10?23kB?6.022?10?23?/mol??1.38?1023?J/K??8.31?J/mol?K?；VO—1摩尔理想气体的体积(等于22.4L/mol)；mO—每个分子的质量;??=????0—气体的质量；M?NAmO—气体的摩尔质量；？???一摩尔体积；气体动理论：(1).一切宏观物体都是由大量分子组成的，宏观上分子数足够多，因此存在分布问题；微

2、观上足够小，因此可以把每个分子当成质点考虑。(2).分子永不停息地做无规则运动。微小颗粒的无规则运动称为布朗运动。大量的粒子是需要考虑分布的，处理分布问题需要用到统计。(3).分子间存在相互作用力。分子力是短程力。二、气体的状态参量理想气体状态方程一用热力学看理想气体(I)在不受外界影响的情况下，一个系统经过一定时间以后会达到各处均匀一致的状态，系统地宏观性质不随时间发生变化，这种状态称为平衡状态，简称平衡态。用来描述系统平衡态宏观性质的物理量称为状态参量。基本量包括:质量、体积、温度、压力;导出量有内能、比热、声速、热膨胀率等等。P-V-T系统物态方程：f(P,V,T)?O

3、玻义耳定律PV?C(常量)一T不变时，P和V几乎成反比。T盖•吕萨克定律P不变时，V与T几乎成正比。査理定律V不变时，T与P几乎成正比。对于理想气体(气体压强不太大，温度不太低时，严格遵守上述三个实验定律的气体称为理想气体)，常量C为?R或kBN。求VO:由PVPV5T?273.15K,?00,标准状态下的压强和温度P因此V0是0?1.013?10Pa，OTTO个常量，等于22.4L/mol。由????????????0????=?=00??令??0??????0=???????=????????(1-1)(1-1)式是理想气体的状态方程。严格遵从气体状态方程????=???

4、???及内能??=??(??)只是温度的单值函数的气体，称为理想气体。公式变形注：一些宏观物理量的获得一确定平衡态的宏观特性的量称为状态参二、气体的状态参量理想气体状态方程一用热力学看理想气体⑴1.等压热膨胀率?????T由PV??RT?V?1??V???V/V?????V??T?p?p?RTP??V?R1?R1??????TPVPT??V???RT2.等温压缩系数???l??V??l??RTl??V/V?P??p?T?????????????????2?PV?PVPP??T??T3.P与T的关系由数学关系式：••Am•••eeeVeeeeeeeeeeeye•w•y••Z>•

5、y•••••v••••••••••••••r>•V•eyer>••b??P???V???T???P????????????V?T??T?P??P?V??V?T????V?????????1?P???T?1?P2?RP??RT?R??P???P???V?????????????????RTPT?VTV??T?V??T???V?T??T?P????P?T4.内能：单凭热力学无法计算内能；据经验，理想气体的内能U只靠T变化，故？？U???U??O,????(1-2)?????0??V?T??P?T若把U变成V和T的函数U(V,T),贝IJ??U???U?dU???dT???dV??

6、T?V??V?T若把U变成P和T的函数U(P,V),则??U???U?dU???dT???dP?T?V??P??T将(1-2)代入以上两式，得dU??U???U?dU??dT???dT??dTdT??T?V??T?P3.比热????CV??ZC?P????dT?V?dT?P在体系受到热膨胀时，进入体系的热量，一部分用来做功，将外围对体系逞压力的东西推开，若体积增加dV，须作功PdV。剩余部分则用来增加体系的内能。?dU?PdV2二、气体的状态参量理想气体状态方程一用热力学看理想气体(I)????U?CV????????CVdT?PdVdT?T??V??V由PV=?RT?PdV

7、?VdP??RT或PdV??RT?VdP??CV??R?dT?VdP故CP?CV??R回代????CPdT?VdP,????常用？????CPCV对于lmol理想气体温度升高1K时，等压过程比等体过程多吸收了8.31j热量，这一部分热量用来对外做功了。?i?d?RT?????U??2??iR?C?C?R?i?2RCV???PV???????lmoldT22?dT?V??T?Vmmi?2?QP?CP(T2?Tl)?R(T2?Tl)MM23.绝热或等熵过程绝热?0T熵的定义dS?因此，绝热过程也可称为等熵过