第08章气体动理论

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1、常见的一些现象：1.一壶水开了，水变成了水蒸气。2.温度降到0℃以下，液态的水变成了固体的冰块。3.气体被压缩，压强增强。4.物体被加热，物体的温度升高。热现象1第八章热力学基础—气体动理论2§8-1热力学的基本概念8-1-1热力学系统在给定范围内，由大量微观粒子（大量原子、分子）所组成的宏观客体（系统）孤立系统——和外界无质量、能量的交换封闭系统——和外界无质量交换、有能量的交换开放系统——和外界既有质量交换、也有能量的交换热力学过程：热力学系统的物态随时间发生变化的过程。本章我们只研究处于平衡态的系统38-1-2平衡态准静态过程平衡态：一个孤立系统，其宏观

2、性质（即物态参量）不随时间改变的物态。注意：如果系统与外界有能量交换，即使系统的宏观性质不随时间变化，也不能断定系统是否处于平衡态。平衡态是系统宏观状态的一种特殊情况。4p准静态过程：状态变化过程进行得非常缓慢，以至于过程中的每一个中间状态都近似于平衡态。准静态过程的过程曲线可以用p-V图来描述，图上的每一点都表示系统的一个平衡态。(pB,VB,TB)(pA,VA,TA)pVO(pC,VC,TC)5两热力学系统相互接触，而与外界没有热量交换，当经过了足够长的时间后，它们的冷热程度不再发生变化，则我们称两系统达到了热平衡。确定平衡态的宏观性质的量称为状态参量。系

3、统状态的描述宏观量称为状态参量,(如体积,温度,压强)可直接测量微观量(如分子的质量,位置,速度）无法直接测量6一个热力学系统的平衡态可由四种状态参量确定。1.理想气体气体状态方程：表征气体平衡态的三个状态参量T、V、和P之间存在着的函数关系。理想气体：在任何情况下绝对遵守三条实验规律即玻意耳—马略特定律、盖—吕萨克定律、查理定律的气体。对于一定量的气体，在平衡态下，如果忽略重力的作用，可以用体积V、压强P、温度T来描述它的状态。2.理想气体的状态方程8-1-3理想气体状态方程7各物理量的含义：1.压强P—单位面积的压力。国际单位：牛顿/米2，帕（Pa）常用单

4、位：大气压（atm）从力学角度描写气体状态的物理量。理想气体状态方程：2.体积V----气体分子活动的空间体积。从几何角度描写气体状态的物理量。对于理想气体分子大小不计，分子活动的空间体积就是容器的体积。国际单位：米3常用单位：升83.温度T从热学角度描写气体状态的物理量。国际单位：绝对温标T开，k常用单位：摄氏温标t度，4.摩尔数气体质量摩尔质量单位：摩尔，mol5.普适气体恒量R9标准状态：M为气体的总质量；Mmol为气体的摩尔质量。其中：10理想气体状态方程：NA为阿伏加德罗常数，玻尔兹曼常数为分子数密度3.理想气体状态方程的变形理想气体状态方程的变形1

5、14.分子之间有间隙。如50l水与50l酒精混合，混合液的体积为97l而不是100l。再如：在2万个大气压下油从钢瓶壁渗出。说明分子之间有间隙；3.分子之间有作用力。当分子间距离较小时为斥力，分子间距离较大时为引力；2.分子不停地作热运动，在常温常压下每秒发生几亿次碰撞；有关气体的一些性质:1.气体是由大量分子组成的，标准状态下，1m3的气体约有1025个分子,1mol气体有6.0221023个分子；气体分子的直径约为10-10m；12解例1.已知一气球的容积V=8.7m3，充以温度t1=15oC的氢气。当温度升高到37oC时，维持其压强和体积不变，气球中的

6、部分氢气逸出而使其质量减轻了0.052kg。由这些数据求氢气在0oC，压强P条件下的密度。13例2.用抽气机对容积为V的存有空气的容器抽气，活塞往返一次抽出的气体体积为V’(见图8—3)。为使容器中的压强降低到原来的1/η倍，则活塞应当往返多少次?设抽气过程中，空气当作理想气体并保持温度不变。解：设最初容器中的空气压强为P，活塞往返一次后压强降到P1，……往返n次后降低到Pn，则由等温条件得1415压强是由于大量气体分子对容器壁碰撞的结果。如：篮球充气后，球内产生压强，是由大量气体分子对球壁碰撞的结果。我们要用气体分子运动论来讨论宏观的压强与微观的气体分子运动

7、之间的关系。研究方法从微观物质结构和分子运动论出发运用力学规律和统计平均方法，解释气体的宏观现象和规律，并建立宏观量与微观量之间的关系。§4理想气体微观模型压强和温度的统计意义16理想气体的假设可分为两部分：一部分是关于分子个体的；另一部分是关于分子集体的。一、理想气体的运动模型（1）气体分子可视为质点。（2）分子间的相互作用势能可忽略不计。一般不计分子受到的重力（3）分子间的相互碰撞，以及分子与器壁的碰撞可视为完全弹性碰撞。（4）分子运动遵从经典力学规律。1、力学假设172、统计假设：（1）分子按位置的分布是均匀的。（2）分子速度按方向的分布是均匀的。如以V

8、表示容器体积，容器内气体分子总数为N，