热学1气动压强温度1资料.ppt

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1、热学1气动压强温度1热学实验学院物理教研室2.近代热学的开端：18世纪70年代——19世纪30年代：第一次工业革命蒸汽机广泛应用，为提高效率，促使人们研究热性质；1600年前后，伽利略制造了第一个测温器；1695年，博里奥制造了第一个水银温度计；1714年，华伦海特改良水银温度计，选定华氏温标；1742年，摄尔休斯引入百分刻度，选定摄氏温标；使热学能够进行定量研究1842年：得出理想气体状态方程热学实验学院物理教研室3.对热的本性的认识：热质说：热是由无重量的某种特殊物质组成，有高可塑性和贯穿性，弥漫于整个宇宙。运动说：热是组成物质的粒子的运动。否定

2、热质说的实验：18世纪末，伦福德伯爵监督制造大炮，发现镗孔时金属温度升高；戴维用两块冰摩擦而熔解为水。热学实验学院物理教研室统计物理（微观法）从物质的微观结构出发，以每个微观粒子遵循的力学规律为基础，利用统计方法导出宏观的热学规律。热力学（宏观法）由观察和实验总结出关于热现象的宏观理论。（不对微观本质进行探讨）热学分类（研究方法）第五章气体动理论实验学院物理教研室§5-1热运动的描述理想气体状态方程一.热力学系统与外界热力学系统：热力学研究的对象。外界：热力学系统以外的物体。第五章气体动理论实验学院物理教研室二.状态参量1.宏观量从整体上描述系统的状

3、态量，一般可以直接测量。如M、E、P、V、T等。宏观量是微观量的统计平均值。2.微观量描述系统内微观粒子的物理量。如分子的质量m、直径d、速度、动量、能量等。第五章气体动理论实验学院物理教研室三.平衡态：在不受外界影响的条件下，系统的宏观性质不随时间改变的状态，称为平衡态。1.气体平衡态的描述参量：P：SI单位：Pa(1Pa=1N/m2)1atm=1.013105PaT(热力学温度)：SI单位：KV：SI单位：m3t=T-273.15动态平衡第五章气体动理论实验学院物理教研室2.气体平衡态特点：气体内部P、T、ρ、n处处相同。3.热力学第零定律A

4、B导热板由导热板隔开的两个系统共同达到平衡态时——热平衡此时TA=TB第五章气体动理论实验学院物理教研室AB绝热板导热板C此时TA=TC=TB与第三个系统达到热平衡的两个系统，互相之间也达到热平衡。——热力学第零定律第五章气体动理论实验学院物理教研室四.准静态过程（理想过程）从一个平衡态到另一平衡态所经过的每一中间状态均可近似当作平衡态的过程.气体活塞砂子12第五章气体动理论实验学院物理教研室五.理想气体状态方程普适气体常量m——气体质量M——气体摩尔质量状态方程的另一形式：P=nkTn—单位体积中的分子数—分子数密度(m-3)k=R/NA=1.38

5、10-23J/K——玻尔兹曼(Boltzmann)常量第五章气体动理论实验学院物理教研室气体动理论是统计物理最简单的内容宏观物体都是由大量不停息地运动着的、彼此有相互作用的分子或原子组成.利用扫描隧道显微镜技术把一个个原子排列成IBM字母的照片.对于由大量分子组成的热力学系统从微观上加以研究时,必须用统计的方法.§5-2分子热运动和统计规律第五章气体动理论实验学院物理教研室.................................................................................小球在伽尔顿板中

6、的分布规律.统计规律：大量偶然事件整体满足的规律。第五章气体动理论实验学院物理教研室§5-3理想气体的压强和温度公式一.理想气体分子模型⑴分子本身线度<<分子间距；⑵除碰撞外，分子之间以及分子与器壁之间无相互作用；⑶碰撞是弹性的；⑷分子的运动服从经典力学规律。(分子速度(~102m/s)<<光速)第五章气体动理论实验学院物理教研室二.分子集体的统计假设①分子的速度各不相同，且通过碰撞不断改变；③平衡态时，分子速度按方向的分布是均匀的。②平衡态时不计重力影响，分子按位置的分布是均匀的，即分子数密度到处一样；第五章气体动理论实验学院物理教研室三.理想气体

7、的压强分子施于器壁的冲量一个分子单位时间施于器壁的冲量x方向动量变化两次碰撞时间间隔单位时间碰撞次数第五章气体动理论实验学院物理教研室单位时间N个粒子对器壁总冲量大量分子总效应单个分子单位时间施于器壁的冲量器壁所受平均冲力第五章气体动理论实验学院物理教研室气体压强分子平均平动动能器壁所受平均冲力第五章气体动理论实验学院物理教研室统计关系式压强的物理意义宏观可测量量微观量的统计平均值压强是大量分子对时间、对面积的统计平均结果.问为何在推导气体压强公式时不考虑分子间的碰撞？对单个分子谈压强无意义微观量的统计平均值宏观可测量量第五章气体动理论实验学院物理教

8、研室四.温度的本质和统计意义P=nkT分子平均平动动能第五章气体动理论实验学院物理教研室温度T的物理意义3）