温度和气体动理论

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1、热学JouleHelmholtzMayerClausiusKelvinMaxwellBolztmannGibbsEinsteinBoseFermiDirac简介冷、热现象记载6000年前？定量研究300多年前温度计海明（1714）华氏A.Celsius(1742)摄氏解释？”热质“多少？热与功MayerJouleHelmholtzClausiusKelvin等热量能量传递的量度热现象的宏观理论热力学（18世纪末）热学是研究与热现象有关的规律的科学。热现象是物质中大量分子无规则运动的集体表现。大量分子的无规则运动称为热运动。常见的一些现象：1、一壶水

2、开了，水变成了水蒸气。2、温度降到0℃以下，液体的水变成了固体的冰块。3、气体被压缩，产生压强。4、物体被加热，物体的温度升高。热现象热学宏观法与微观法相辅相成。热学的研究方法：1.宏观法.最基本的实验规律逻辑推理(运用数学)------称为热力学。优点：可靠、普遍。缺点：未揭示微观本质。2.微观法.物质的微观结构+统计方法------称为热统其初级理论称为气体分子运动论(气体动理论)优点：揭示了热现象的微观本质。缺点：可靠性、普遍性差。量子统计力学第七章温度与气体动理论(TemperatureandKineticTheoryofGases)第7章温

3、度和气体动理论§7.1平衡态§7.2温度的概念§7.3理想气体温标§7.4理想气体状态方程§7.9麦克斯韦速率分布律§7.8能量均分定理§7.7温度的微观意义§7.6理想气体的压强§7.5气体分子的无规则运动§7.10麦克斯韦速率分布率的实验验证§7.11实际气体等温线热力学研究的对象----热力学系统.它包含极大量的分子、原子。以阿佛加德罗常数NA=6×1023计。热力学系统以外的物体称为外界。§7.1平衡态例：若汽缸内气体为系统，其它为外界热力学系统与外界:系统分类孤立系统：与外界无相互作用，无能量、物质交换封闭系统：与外界有能量交换、无物质交换开

4、放系统：与外界有能量交换、有物质交换对热力学系统的两种描述方法：1.宏观量从整体上描述系统的状态量，一般可以直接测量。如M、V、E等----可以累加，称为广延量。P、T等----不可累加，称为强度量。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v、动量p、能量等。宏观量与微观量：微观量与宏观量的内在联系：大量分子杂乱无章的热运动遵从一定的统计规律性上。在实验中，所测量到的宏观量只是大量分子热运动的统计平均值。例如，气体的压强是大量分子撞击器壁的平均效果，它与大量分子对器壁的冲力的平均值有关。平衡态是一个理想化模型，主要介绍研究平

5、衡态的热学规律含义：箱子假想分成两相同体积的部分，达到平衡时，两侧粒子有的穿越界线，但两侧粒子数相同。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。如，气缸中的气体？动态平衡：处在平衡态的大量分子仍在作热运动，而且因为碰撞，每个分子的速度经常在变，但是系统的宏观量不随时间改变。这称为动态平衡上例中两侧粒子数不可能严格相同，这里的偏差也就是涨落。涨落：处在平衡态的系统的宏观量，如压强P，不随时间改变，但不能保证任何时刻大量分子撞击器壁的情况完全一样，这称为涨落现象，分子数越多，涨落就越小。5.状态方程状态参量之间的函数

6、关系：4.状态参量描写平衡态的宏观物理量。如：气体的p、V、T一组状态参量一个平衡态描述对应理想气体状态方程：§7.2温度的概念ABAB绝热板导热板A、B两体系互不影响各自达到平衡态A、B两体系的平衡态有联系达到共同的热平衡状态（热平衡），A、B两体系有共同的宏观性质，称为系统的温度。处于热平衡的多个系统具有相同的温度温度测量ABC设A和B、B和C分别热平衡，则A和C一定热平衡。（热力学第零定律）ABA和B热平衡，TA=TB；B<

7、就是摄氏温标（oC）。酒精或水银§7.3理想气体温标用理想气体的玻意耳定律，可以给出理想气体温标PV=const.（温度不变）理想气体严格遵守波意义耳定律定义理想气体温标T，使PVTTP273.16K气相液相固相609Pa水的相图，三相点泡B毛细管指示针hMM'OB体积保持不变注意：稀薄的实际气体接近理想气体，温度很低时气体液化，理想气体温标失效。在有效范围内，理想气体温标等价热力学温标（不依赖于物质）T(K)=t(0C)+273.15*华氏温标tF：摄氏温标t：t=（T-273.15）t3=0.01与热力学温标的关系：水的三相点的摄氏温度为（质量不

8、变）§7.4理想气体状态态方程一.理想气体定律二.阿伏伽德罗定律在相同的温度和压强下,1摩尔的