第7章温度和气体动理论

《第7章温度和气体动理论》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、第二篇热学热现象的实质是大量微观分子的热运动的结果，因此本篇内容包括两个方面：1）气体分子动理论2）热力学基础并不是所有的问题都不要考虑热问题，如卫星的降落回收、使用大功率的晶体管、家中的电冰箱、空调机----都不能置热现象而不顾。研究微观分子运动与宏观物理量之间的关系研究宏观的热现象玻耳兹曼温度和气体动理论第七章麦克斯韦一、研究的对象——气体分子二、研究的目的——了解气体的宏观状态参量(温度、压强、内能等)与分子微观运动之间的关系。三、研究的依据——由实验得出的关于分子运动的三个基本论点。1）一切物质都是由许多不连续的、彼此之间

2、有一定间隔的微观分子构成。2）分子之间存在相互作用力——分子力。Fd3）分子作永不停息的运动——热运动。布朗运动关于分子运动的三个基本论点:四、研究方法——经典统计法（在大量无规则事件中运用几率的概念找出事物的方法）。什么是几率？什么是统计规律？几率（概率）--设做N次实验（比如掷N次骰子）若出现某事件A的次数为NA，则当N很大时A事件的几率定义为：含义：描述事件发生的可能性大小的物理量1）归一化条件：在N次实验中各种事件出现的几率的和为1。设Wi为表示第i事件出现的几率，则它所有事件出现的几率和为：2）在描写大量分子状态时往往使

3、用统计平均值。注意我们描述的是大量分子的运动，一个个地说明其速度、位置等既无必要又无可能，因而实际上常用它们的平均值。§7.1平衡态一、热力学系统与外界热力学系统（热力学研究的对象）：大量微观粒子（分子、原子等）组成的宏观物体。外界：热力学系统以外的物体。例：篮球，球内气体是一个系统，球壳及球外气体为外界。系统分类（按系统与外界交换特点）：孤立系统：与外界既无能量又无物质交换封闭系统：与外界只有能量交换而无物质交换开放系统：与外界既有能量交换又有物质交换二、平衡态按系统所处状态：平衡态系统非平衡态系统热平衡态:在无外界的影响下，不

4、论系统初始状态如何，经过足够长的时间后，系统的宏观性质不随时间改变的稳定状态。平衡条件:(1)系统与外界在宏观上无能量和物质的交换，(2)系统的宏观性质不随时间改变。非平衡态:不具备两个平衡条件之一的系统。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。例如：粒子数平衡态是一种理想状态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。平衡态是一种热动平衡说明三、对热力学系统的描述要研究一个系统的性质及其变化规律，首先要对系统的状态进行描述。描述方

5、法有两类：宏观描述和微观描述，对应的参数即为宏观量和微观量。状态参量：平衡态下描述宏观属性的相互独立的物理量。常用的状态参量为压强p、体积V、温度T1.宏观量：对一个系统的状态从整体上加以描述的物理量可直接用仪器测量，而且一般能为人的感官所察觉。如气体的成分、体积、压强、温度、内能等。2.微观量描述系统内个别微观粒子特征的物理量。如分子的质量、直径、速度、动量、能量等。不能为人的感官所察觉，一般不能直接用仪器测量。状态方程：对一定的系统，在平衡态下，它的状态参量满足一定的关系，这个关系叫做状态方程。例如理想气体状态方程：宏观量与微

6、观量的内在联系：分子或原子以不同的形式不停运动，每个都具有一定的位置、能量、质量和运动速度。任何宏观物体都由大量的分子或原子组成。——用微观量描述大量微观粒子运动的集体表现就体现为宏观物理量！宏观量总是一些微观量的统计平均值。例如：气体对容器壁的压力是大量气体分子撞击容器壁的集体结果，气体压强（宏观量）与气体分子撞击器壁而引起的动量变化的平均值有关。一、热平衡温度表征物体的冷热程度A、B两体系互不影响各自达到平衡态A、B两体系达到新的平衡态，称这两个系统彼此处于热平衡态。AB绝热板初态AB导热板末态§7.2温度的概念A、B发生热接

7、触后，各自原先所处的热平衡被破坏。热平衡：仅由于交换能量而导致两个(或多个)系统共同达到的一种平衡态叫热平衡。ABC如果系统A和系统B同时与第三个系统C处于热平衡，则A、B之间也必定处于热平衡。——热力学第零定律处在相互热平衡状态的系统拥有某一共同的宏观物理性质——温度二、热力学第零定律系统A、B同时与系统C接触，而系统A、B相互隔绝。三、温度的宏观意义彼此处于热平衡的所有系统，必定具有相同的温度；如果一个系统与其系统未达到热平衡，它们必定具有不同的温度。温度不同的两个物体，通过热接触可达到热平衡，具有相同的温度。——测量物体温度

8、的理论依据§7.3理想气体温标温标：温度的数值表示法叫温标一、理想气体温标玻意耳定律：一定质量的气体，在一定温度下，其压强p和体积V的乘积是个常量pV=常量为表示气体的这种共性，引入理想气体的概念理想气体：在各种压强下都严格遵守玻意耳定律的气体，是