第7章 温度和气体动理论ppt课件.ppt

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1、热力学统计物理学量子统计物理热力学第一定律热力学第二定律统计方法宏观量是微观量的统计平均第2篇热学7/28/20211本篇目录概述第7章温度和气体动理论第8章热力学第一定律第9章热力学第二定律7/28/20212概述一、热学的研究对象冷热---温度与温度有关的物理规律热学的意义：1)大量存在2)能量转化对象的特征：大量无规运动的粒子组成超人与宇宙同时出生(150亿年前)每秒数10个分子数到现在才数了地球上全部大气约有1044个分子一个人每次呼吸气体大约是1022个分子7/28/202131.宏观法：最基本的实

2、验规律+能量观点------称为热力学优点：可靠、普遍。缺点：未揭示热现象的微观本质。2.微观法：物质的微观结构+力学规律+统计方法------称为统计物理学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。二、热运动的研究方法7/28/20214§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§7.5气体分子的无规则运动§7.6理想气体的压强§7.7温度的微观意义§7.8能量均分定理§7.9麦克斯韦速率分布律§7.10麦克斯韦速率分布

3、律的实验验证§7.11实际气体等温线第7章温度和气体动理论7/28/20215一、了解气体分子热运动的图象。二、理解理想气体的压强公式和温度公式。三、了解麦克斯韦速率分布律及三个速率,了解气体分子平均碰撞频率及平均自由程。学习要求7/28/20216热力学研究的对象，它包含极大量的分子、原子。外界：热力学系统以外的物体，又称系统的环境。一、热力学系统开放系统孤立系统封闭系统热力学系统根据系统与外界能量与物质传递的不同例：若汽缸内气体为系统，其它为外界。§7.1平衡态7/28/20217箱子假想分成两相同体积的

4、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。粒子数是宏观量平衡态:在无外界影响的条件下，系统所有可观察的宏观性质不随时间改变的状态。(用宏观状态参量描述)指出平衡态是一种热动平衡（微观）：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。二、平衡态V7/28/20218一、热力学第零定律如果物体A和B分别与处于确定状态的物体C处于热平衡状态，那么A和B之间也就处于热平衡.绝热板ABAB§7.2温度的概念7/28/20219第零定律不仅给出了温度

5、的概念，而且指出了判别温度是否相同的方法。二、温度处于热平衡的系统所具有的共同的宏观性质。三、温标温度的数值表示法。意义：互为热平衡的物体必然存在一个相同的特征---它们的温度相同7/28/202110（1）理想气体（2）理论依据（3）特点（4）局限§7.3理想气体温标三相点温度一、理想气体温标7/28/202111理想气体宏观定义：严格遵守气体三定律实际气体理想化：P不太高T不太低微观上也有定义理论框架主体是理想气体1)在理想气体理论基础上加以修正2)经验若高压低温？7/28/202112二、热力学温标T三

6、、摄氏温标t=T-273.15四、华氏温标五、热力学第三定律：热力学零度是不能达到的。7/28/202113m--质量M--mol质量V--理气活动空间R--普适气体恒量§7.4理想气体状态方程一、状态方程17/28/202114讨论玻—马定律PV=constant盖—吕萨克定律V/T=constant查理定律P/T=constantT不变P不变V不变克拉伯龙方程PV=RT＝mRT/MPV/T=R=1mol7/28/202115P0V等温线根据状态方程，系统的压强、体积、温度中任两个量一定，就可确定系统的状态

7、，因此常用P-V图中的一条曲线来表示系统的准静态过程，曲线上任一点都表示气体的一个平衡态，这种图叫状态图。理想气体状态方程7/28/202116例题1某种柴油机的气缸容积为0.82710-3m3。设压缩前其中空气的温度47ºC，压强为8.5104Pa。当活塞急剧上升时可把空气压缩到原体积的1/17，使压强增加到4.2106Pa，求这时空气的温度。如把柴油喷入气缸，将会发生怎样的情况？（假设空气可看作理想气体。）解:本题只需考虑空气的初状态和末状态，并且把空气作为理想气体。我们有理想气体状态方程7/28/

8、202117这一温度已超过柴油的燃点，所以柴油喷入气缸时就会立即燃烧，发生爆炸推动活塞作功。已知p1=8.5104Pa,p2=4.2106Pa,T1=273K+47K=320K理想气体状态方程7/28/202118例题2容器内装有氧气，质量为0.10kg，压强为10105Pa，温度为470C。因为容器漏气，经过若干时间后，压强降到原来的5/8，温度降到270C。问(1)容器的容积有多大？(2)