《热学》ppt课件

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1、热学第3篇一.热学的研究对象大量无规运动的粒子，与温度有关的物理规律二.研究热现象的两大分支1.热力学宏观实验能量可靠2.统计物理微观理论模型相辅相成、相互补充本课程中研究对象的理想特征对象理想气体状态平衡态过程准静态过程气体分子动理论平衡态下理想气体的状态量与微观量的关系以压强与微观量关系的推导体会统计方法平衡态下微观量的统计分布规律介绍三个统计规律（宏观表现）热力学基础热、功转换的关系和条件问题。实验的总结---必定涉及过程.具体理论计算---准静态过程分子热运动基本特征：(1)无序性某个分子的运动，是杂乱无章的，无序的；各个分子之间的运动也不

2、相同，即无序性；这正是热运动与机械运动的本质区别。(2)统计性但从大量分子的整体的角度看，存在一定的统计规律，即统计性。第十章气体分子运动论统计规律有以下几个特点:（1）只对大量偶然的事件才有意义.（2）它是不同于个体规律的整体规律(量变到质变).（3）总是伴随着涨落.宏观量实测的物理量如PTE等微观量组成系统的粒子(分子、原子、或其它)的质量、动量、能量等等无法直接测量的量例：若汽缸内气体为系统，其它为外界1.系统与外界孤立系统封闭系统开放系统2.宏观量与微观量10.1平衡态与理想气体状态方程例如，气体的压强是大量分子撞击器壁的平均效果，它与大量

3、分子对器壁的冲力的平均值有关。3.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。平衡态是动态平衡宏观上的一些物理量是组成系统的大量分子进行无规运动的一些微观量的统计平均值注意区分平衡态和稳定态恒高温恒低温通过气体分子的热运动和相互碰撞，在宏观上表现为气体各部分的密度均匀、温度均匀和压强均匀的热动平衡状态。4.状态参量压强P(单位Pa)体积V(单位m3)温度T(单位K)描述宏观物理性质和状态的物理量（温度，压强，体积……..)。实际气体理想化：P不太高(与大气压相比),T不太低(与室温相比)对象:理想气体严格遵守气体三定

4、律1atm=760mmHg=1.013×105(Pa)T=273.15+tt(单位℃)1L=10-3m3,1mL=10-6m35.理想气体状态方程理想气体状态方程1mol的任何物质中有阿佛加德罗定律同温同压下，相同体积包含的理想气体分子个数相同，而和理想气体分子种类无关。(10.1)(10.3)(10.2)式中,M是气体的总质量,μ是摩尔质量,R称为气体普适常量,在国际单位制中,R=8.31J·mol-1·K-1.k称为玻尔兹曼常数.热力学系统由大量粒子组成1)标况十亿亿亿2)高真空十亿大量、无规统计方法10.2理想气体的压强与温度的统计意义一.一

5、般气体分子热运动的概念：分子密度31019个分子/cm3=3千亿个亿；分子之间有一定的间隙，有一定的作用力；分子热运动的平均速度约v=500m/s；分子的平均碰撞次数约z=1010次/秒。二.理想气体的微观模型：分子当作质点，不占体积,（因为分子的线度<<分子间的平均距离）分子之间除碰撞的瞬间外，无相互作用力。弹性碰撞（动能不变）1微观模型2.对大量分子组成的气体系统的统计假设：（2）平均来说，朝各方向运动的分子数相同,分子速度在各个方向上的各种平均值相同.（1）平衡态时分子按位置的分布是均匀的，即分子数密度到处一样，不受重力影响；ni速度为vi

6、的分子数密度，n分子数密度(10.4)(10.5)(10.6)(10.7)气体对器壁的压强，是大量气体分子对器壁碰撞的结果。1.一个分子碰撞器壁给器壁的冲量；2.所有分子碰撞给器壁的总冲量；3.总冲量除以时间、面积即得压强。压强公式推导的步骤：三.理想气体压强公式的推导（1）一个速度为vi的分子对dA面碰撞分子碰撞所受的冲量=–mvix–mvix=–2mvix器壁受到的冲量2mvix（2）dt时间内和dA碰撞的速度为vi的分子分子数vixdtdAnini速度vi的分子数密度速度vi的分子在dt时间内碰撞dA,给dA施加的冲量=2mvix2dtdA

7、nixzyodAvixdtvi等于以dA为底，以vixdt为高，以vi为轴线的柱体内的分子数（3）对各种速度的分子求和，dA受到的总冲量速度vi的分子在dt时间内碰撞dA,给dA施加的冲量=2mvix2dtdAni(10.8)容器中气体无整体运动，平均来讲vix>0的分子数等于vix<0的分子数。理想气体的压强是一个统计平均结果。思考（1）分子间碰撞对结果有无影响？（2）如何理解容器内压强。(3)气体的压强大小取决于单位体积内的分子数和分子的平均平动动能。它们三者的关系是个统计规律还是力学规律?P是宏观量,是微观量的统计平均值，这说明：(10.9)

8、四、温度的统计意义P=nkT将(1),(2)式比较气体温度的本质：气体的温度是气体分子平均平动动能的量度。T=0K，分子停