《气体动态理论》PPT课件

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1、热学第四章气体动理论第五章热力学基础热学是研究与热现象有关的规律的科学。研究对象：宏观物体——热力学系统研究内容：宏观物体的冷热性质以及冷热变化规律研究方法：根据热力学系统状态的描述方法，热学研究分为两个分支热力学统计物理学概论关于热学……热力学：统计物理学：优点：可靠、普遍。缺点：未揭示微观本质。优点：揭示了热现象的微观本质。缺点：可靠性、普遍性差。（其初级理论称为气体动理论）采取微观描述方法，从物质的微观结构出发，运用统计方法来研究热力学系统的规律称为统计力学。采取宏观描述方法，根据实验确定的基本规律，运用逻辑推理来研究热力学系统的规律。概论热力学和气体动理论第四章气体动理论§4-1气体

2、动理论的基本概念一、热力学系统把热学研究的对象(宏观物体)称作热力学系统，简称系统特征：由大量运动着的分子和原子组成按热力学系统与外界关系分类外界：热力学系统以外的物体称为外界如：汽缸内气体为系统，其它为外界孤立系统：系统与外界无质量和能量交换封闭系统：系统与外界无质量交换但有能量交换开放系统：系统与外界既有质量又有能量交换用宏观量描述的热力学系统的状态称为宏观态二、热力学系统状态的描述1.宏观描述方法：对于一个系统的状态从整体上加以描述的方法用一些可以直接测量的量来描述系统的宏观性质热力学采取的就是宏观描述的方法宏观量体积压强温度质量用大量分子的微观量来描述热力学系统的状态，称为微观态2.

3、微观描述方法：通过对微观粒子运动状态的说明，而对系统的状态加以描述的方法。给出系统中每个分子的力学物理量统计物理采取的是微观描述方法微观量(一般无法测量)分子的质量m分子的直径d分子的速度v分子的动量p分子的能量3.微观量与宏观量的内在联系：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。宏观量是微观量的统计平均值宏观描述和微观描述是描述同一物理现象的两种不同的方法热力学温标(T：K)与摄氏温标(t：℃)：体积V：气体分子所能到达的空间三、状态参量系统状态可以用宏观量来完全描述(体积、压强、温度)760mmHg=1.01105Pa压强P：温度T：宏观：

4、气体作用于器壁单位面积上的正压力微观：大量气体分子与器壁碰撞的宏观表现。宏观：反映物体冷热程度的物理量微观：其高低反映内部分子热运动的剧烈程度四、平衡态平衡态的定义：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。说明：不受外界影响——处于平衡态的系统不与外界发生质量和能量交换，描述的热力学系统的状态的宏观量（P、T、V）不随时间而变化，空间上处处相同去掉隔板关于平衡态关于平衡态进一步说明：在平衡态下，组成系统的大量分子在不停地运动，从微观统计的角度讲，平衡态应理解为动态平衡平衡态是一个理想化模型。在许多实际问题中，往往可以把系统的实际状态近似地当作平衡态来处理。统计物

5、理理论都是建立在平衡态假设基础上的，关于非平衡态的问题，仍然是物理学研究的前沿课题讨论当气体处于平衡态时，状态参量P、V、T具有确定值平衡态１到平衡态２是一个状态变化的过程，这个过程中每一状态都可近似看作平衡态，则叫平衡过程。平衡态1平衡态2平衡态状态变化的过程平衡态1平衡态212oPV讨论五、理想气体状态方程在温度不太低（与室温相比）在压强不太大（与大气压强相比）盖—吕萨克定律V/T=constantP不变玻—马定律PV=constantT不变查理定律P/T=constantV不变实验定律理想气体理想气体状态方程M：气体质量；：气体的摩尔质量§4-2理想气体压强与温度微观解释理想气体的微观

6、模型1理想气体的压强公式2本节主要内容2）除碰撞瞬间，分子间无相互作用力；4）分子的运动遵从经典力学的规律。3）弹性质点（碰撞均为完全弹性碰撞）；1）分子可视为质点，线度间距理想气体分子，可看成是由大量的、自由的、无规则运动着的弹性球分子的集合。理想气体分子的微观模型n:单位体积内的分子数：分子的平均平动动能m:分子质量一理想气体的压强公式理想气体的压强公式:在上述假设基础上，可以定量推导出理想气体压强公式分子的平均动能此式即为理想气体的压强公式，它反映了宏观量与微观量的统计平均值和（或）的关系，说明压强是一个统计概念。即它对于大量气体分子才有明确意义。谈一个分子的压强是毫无意义的。理想气体

7、的总质量为M，分子总数为N，每个分子质量为m，气体的摩尔质量为Mmol，阿伏伽德罗常数为NA(6.02×1023mol-1)玻尔兹曼常数为k(1.38×10-23J·K-1)，分子数密度为n，摩尔气体常数为R(8.31J·mol-1·K-1)注意每个字母所代表的意义以及他们的关系(请认真参阅教材P96页)二、温度的本质和统计意义1mol理想气体的分子数为NA，则有理想气体的温度公式温度的统计意义温度实质（统计