平衡态理想气体物态方程

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1、物理学的第三次大综合物理学的第三次大综合是从热学开始的，涉及到宏观与微观两个层次.宏观理论热力学的两大基本定律:第一定律,即能量守恒定律;第二定律,即熵增加定律.热力学与统计物理的发展,加强了物理学与化学的联系,建立了物理化学这一门交叉科学.科学家进一步追根问底,企图从分子和原子的微观层次上来说明物理规律,气体分子动理论应运而生.玻尔兹曼与吉布斯发展了经典统计力学.1二.内容：与热现象有关的性质和规律★引言热学研究对象及内容一.研究对象：热力学系统由大量分子或原子组成；系统外的物体称外界。热现象：物质中大量分子热运动的集体表现。热运动:构成宏观物体的大量微观粒子的永不休止的无

2、规运动.特征：单个分子—无序、具有偶然性、遵循力学规律.整体（大量分子）—服从统计规律.2表示大量分子集体特征的物理量.三.宏观量：表征系统整体性质的物理量.可直接测量（如体积、压强、温度、内能等）.描写单个微观粒子运动状态的物理量.四.微观量：一般不能直接测量（如分子质量、速度、能量等）.宏观描述和微观描述是描述同一物理现象的两种不同方法，因此它们之间有一定的内存联系。宏观量是微观量的统计平均值（如压强和大量分子撞击器壁时动量变化率的统计平均值有关）宏观量微观量统计平均3五.热学的研究方法：1.热力学——宏观描述，对系统进行整体描述。实验经验总结，给出宏观物体热现象的规律，

3、从能量观点出发，分析研究物态变化过程中热功转换的关系和条件.1）具有可靠性；2）知其然而不知其所以然；3）应用宏观参量.特点42.气体动理论——微观描述，统计物理方法研究大量数目的热运动的粒子系统，应用模型假设和统计平均的方法，研究热现象及规律的微观本质。两种方法的关系气体动理论热力学相辅相成1）揭示宏观现象的本质；2）有局限性，与实际有偏差，不可任意推广.特点5平衡态是一定条件下对实际情况的概括和抽象（理想状态）。在不受外界影响的条件下，系统宏观性质不随时间改变的状态（热动态平衡）。例:对气体平衡态的描述描述系统平衡态的宏观参量（状态参量）平衡态下状态参量不随时间变化；在P

4、—V图上一个点表示一个平衡态。常用：P、V、T一.平衡态：7-1平衡态　理想气体物态方程　热力学第零定律6平衡态的特点*1）单一性（P、V、T处处相等）;2）物态的稳定性——与时间无关；3）自发过程的终点；4）热动平衡（有别于力平衡）.注：一个系统总要受到外界的干扰，所以严格的平衡态是不存在的。平衡态是一个理想状态。实际情况大部分可近似平衡态。7二气体状态参量p、V、T描述系统平衡态的宏观参量（状态参量）.1.气体压强p：作用于容器壁上单位面积的正压力（力学描述）.单位：Pa标准大气压(atm)：45°纬度海平面处,0℃时的大气压.2.体积V:气体所能达到的最大空间（几何描述

5、）.单位：m33.温度T:气体冷热程度的量度（热学描述）.国际单位：温标K（开尔文）.8温标：温度的数值表示。热力学温标T：单位K（开）：国际单位制中7个基本量之一.摄修斯（摄氏）温标t：单位℃.（三相点温度为0℃）3.温度T:—三相点温度1954年国际上规定：标准温度定点为水的三相点，即水、冰和水汽共存而达到平衡态时的温度。目前实验室已获得的最低温度达到2.4×10－11K，接近0K。热力学理论已给出过结论：热力学零度（绝对零度）是不能达到的（热力学第三定律）。9三理想气体状态方程理想气体：在各种压强下都严格遵守玻意耳定律的气体。—理想模型。玻意耳定律：pV＝常量　（温度不

6、变）状态方程：理想气体平衡态宏观参量间的函数关系.对一定质量的同种理想气体由实验定律（玻意尔定律、阿伏伽德罗定律等）和理想气体温标综合得到P0、V0、T0－标准状态参量值。10三理想气体状态方程对一定质量的同种理想气体不定质量的同种理想气体m′—气体的质量。M—摩尔质量。—气体的物质的量（摩尔数）。理想气体状态方程11普适气体常量R：阿伏伽德罗定律指出：在相同温度和压强下，1mol的各种理想气体的体积都相同。可得NA＝6.023×1023/mol玻尔兹曼常量：阿伏伽德罗常量：1mol的任何气体所含分子数。12四气体分子数密度：单位体积内气体分子的个数。可得气体压强N－V中的气

7、体总数.设单个气体分子的质量为m。则有在0℃和标准大气压下n＝2.69×1025m-313热平衡：系统的冷热状态不随时间变化。温度概念是建立在热平衡的概念的基础上。意义：互为热平衡的物体必然存在一个相同的特征：它们的温度相同热力学第零定律：实验表明：若A与C热平衡，B与C热平衡；则A与B热平衡。温度的测量就是根据热力学第零定律进行的。五热力学第零定律：本节结束14