气体动理论 理想气体状态方程 热力学第零定律

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1、第十二章气体动理论Kinetictheoryofgases§12-1平衡态理想气体状态方程EquilibriumstateStateequationofidealgas热力学第零定律Zerothlawofthermodynamics§12-2物质的微观模型统计规律性MicroscopicmodelofthematterStatisticallaw§12-3理想气体的压强公式Pressureequationofidealgas§12-4理想气体分子的平均平动动能与温度的关系Therelationshipoftemperatureandmeantranslationkineticenergyofi

2、dealgasmolecule第十二章气体动理论Kinetictheoryofgases§12-5能量均分定理理想气体内能EquipartitiontheoremofenergyInternalenergyofidealgas§12-6麦克斯韦气体分子速率分布定律TheMaxwelldistributionlawofspeedofgasmolecule§12-7玻耳兹曼能量分布定律TheBoltzmanndistributionlaw§12-8分子平均碰撞次数和平均自由程Meancollisiontimesandmeanfreepathofmolecular§12-1平衡态理想气体状态方程热力

3、学第零定律一、气体的状态参量1.状态参量（Stateparameter）描述系统状态的变量称为状态参量。状态参量分为宏观量与微观量。2.宏观量（macroscopicvariable）从整体上描述系统的状态量，一般可以直接测量。(1)广延量—如:质量M、体积V等,可以累加。(2)强度量—如:压强P、温度T等，不可累加。3.微观量（microcosmicvariable）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、能量等。4.宏观量和微观量的关系宏观量与微观量有一定的内在联系。气体是一个宏观的热力学系统。组成气体的分子或原子都是微观粒子，它们构成了很多不同的微观状态。即宏观的热

4、力学系统包含了大量不同的微观状态。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。5.气体的状态参量（Stateparameterofgas）对于一定质量(M)的气体，它的状态一般可以用下列三个量来表示。(1)气体所占的体积V是气体分子所能达到的空间,与气体分子本身体积的总和是完全不同的；(2)压强P气体作用在容器壁单位面积上的指向器壁的垂直作用力，是气体分子对器壁碰撞的宏观表现；(3)温度T与物质分子运动密切相关，温度的不同反映物质内部分子运动剧烈程度的不同。6.状态参量描述的状态只有平衡态才可用状态参量来描述，否则，非平衡态中的各个状态参量都在不断变化，

5、无法用统一的参量来描述系统的状态。我们主要研究平衡态的热学规律。二、理想气体状态方程Stateequationofidealgas1.理想气体在任何条件下都严格遵守三条实验定律(波义耳定律、盖·吕萨克定律和查理定律)的气体，称为理想气体。是一种理想化的物理模型。2.实际气体压强不太大(与大气压相比)，温度不太低(与室温相比)的条件下,可近似地看成理想气体。3.气体的状态方程反映气体的压强、体积和温度之间的关系式称为气体的状态方程。v气体的摩尔数；摩尔质量，R摩尔气体常量，R=8.31J/mol·K。4.理想气体的状态方程5.理想气体的等温线当气体的温度一定，P、V之间的关系曲线称为理想气体的

6、等温线。是一条等轴的双曲线。三、热力学第零定律1.热力学系统(Thermodynamicssystem)在热力学中，一般把所研究的物体或物体组称为热力学系统，简称为系统。2.外界热力学系统以外的物体称为外界。3.热力学系统的分类(1)孤立系统与外界没有任何联系(即没有任何能量或物质的交换，或者联系微弱，影响可以忽略不计)的热力学系统称为:孤立系统。(2)封闭系统与外界只有能量的交换而没有物质的交换的热力学系统称为:封闭系统。(3)开放系统与外界既有能量交换又有物质交换的热力学系统称为:开放系统。4.热力学的平衡态(1)热力学的平衡状态一个孤立的热力学系统，无论其初始的情况多么复杂，只要经过足够

7、长的时间，系统都会达到某种特定的状态，在这种状态下孤立系统的宏观性质(温度、压强、体积)在长时间内不会发生任何变化。这种状态称为热力学的平衡状态。(2)热动平衡热力学的平衡状态又称为热动平衡。因为组成系统的分子或原子仍在作永不停息的热运动，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。宏观上表现为平衡态。5.热力学的平衡态的特点(1)系统的宏观性质(温度、压强等)不随时间变化