第7章温度和气体分子动理论ppt课件.ppt

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1、第二篇热学绪言①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：气体分子动理论热力学基础研究分子微观运动与宏观物理量之间的关系研究宏观的热现象②大学物理的力学部分只涉及一个宏观层次的机械运动规律，而大学物理的热学则从宏观规律和微观理论两个层次上，并由此构成了从宏观现象寻找微观解释，用微观量的统计结果揭示宏观量本质的思想认识途径。这就是热学物理思想与力学物理思想的主要区别所在。热学正是沿着这样的思想认识途径建立起关于热运动的一般理论。以“热动平衡”为特点的热力学平衡态体现的统计思想；③热学从对状态的描述开始，以对热学量的统计性描述开始取代了对力学量的确定性描述，

2、这个思想一直贯穿在热学理论的展开过程中。压强和温度的微观解释和分子运动随机量的统计“集中度”思想；麦克斯韦速度分布和分子运动随机量的统计“分散度”的思想；……④热力学第一定律与能量守恒和运动转化的思想；热力学第三定律与绝对零度不可能达到的分子运动论思想；热力学第二定律以及熵和时间箭头方向的思想；⑤热力学三大定律的特殊表达方式（否定式）第七章温度和气体动理论玻耳兹曼麦克斯韦§7.1微观与宏观一、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

3、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按系统所处状态：平衡态系统非平衡态系统二、宏观量与微观量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。1.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。不能为人的感官所察觉，一般不能直接用仪器测量。如分子质量、速度、直径、位置、能量等。3

4、、宏观量与微观量的内在联系：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！宏观量是相应微观量的统计平均值。热力学研究⑴各宏观量之间的关系，即宏观热力学规律。⑵通过求微观量的统计平均值的方法了解宏观规律的本质。按系统所处状态：平衡态系统非平衡态系统1、平衡态:在无外界的影响下，不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

5、具备两个平衡条件之一的系统。三、平衡态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3、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。2、平衡态是一种热动平衡2、状态方程：实验表明，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：（m气体质量、M摩尔质量、R普适常数）1、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T四、状态方程一、热平衡温度表征物体的冷热程度A、B

6、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；温度是决定一个系统是否与其他系统处于热

7、平衡的宏观性质。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1、理想气体：在各种压强下都严格遵守玻意耳定律的气体，是各种实际气体在压强趋于零时的极限情况，是一种理想模型。对于一定质量的理想气体，它的pV乘积只决定于温度，由此定义了一个温标——理想气体温标。