第三篇热学 研究物质各种热现象的性质和变化规律 热力学第一定律 热力学 热力学第二定律 统计方法 统计物理学 宏观量是微观量的统计平均 量子统计物理
第三篇 热 学 研究物质各种热现象的性质和变化规律 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
麦刺斯韦
玻耳兹曼 麦克斯韦
6-1平衡态温度理想气体状态方程 、平衡态 热力学系统(热力学研究的对象): 大量徼观粒子(分子、原子等)组成的宏观物体。 外界:热力学系统以外的物体。 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
6-1 平衡态 温度 理想气体状态方程 一、平衡态 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。 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
系统分类(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。 韭平衡态:不具备两个平衡条件之一的系统
系统分类（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
说明: 平衡态是一种热动平衡 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。 例如:粒子数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。 平衡态是一种理想状态
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 说明： •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
对热力学系统的描述: 1.宏观量—状态参量 平衡态下描述宏观属性的相互独立的物理量 如压强p、体积V、温度T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。 微观量与宏观量有一定的内在联系
对热力学系统的描述： 1. 宏观量——状态参量 平衡态下描述宏观属性的相互独立的物理量。 如 压强 p、体积 V、温度 T 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。 微观量与宏观量有一定的内在联系
、温度表征物体的冷热程度 A 绝热板 初态 A、B两体系互不影响 B 各自达到平衡态 A 导热板 末态 A、B两体系达到共同 B 的热平衡状态
二、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 两体系达到共同 的热平衡状态 A B 绝热板 初 态 A B 导热板 末 态
若A和B、B和C分别热平衡, 则A和C一定热平衡 B (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 温标:温度的数值表示方法。 摄氏温标、热力学温标 T=t+273.15
A B C 若 A 和 B、B 和 C 分别热平衡， 则 A 和 C 一定热平衡。 （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 温标：温度的数值表示方法。 摄氏温标、热力学温标 T = t + 273.15
理想气体状态方程 当系统处于平衡态时,各个状态参量之间的关系式。 M 理想气体pV= RT M M-气体质量 I(P1,V12T) Mmn-气体的摩尔质量 R-普适气体常量 8.31/mol l( p2, V2, T2
三、理想气体状态方程 RT M M pV mol 理想气体 = 当系统处于平衡态时，各个状态参量之间的关系式。 气体的摩尔质量 气体质量 − − Mmol M . J / mol R 8 31 −普适气体常量 p o V ( , , ) p1 V1 T1 I ( , , ) p2 V2 T2 II • •
例:氧气瓶的压强降到10P即应重新充气,以免混入 其他气体而需洗瓶。今有一瓶氧气,容积为32L,压 强为13×107P,若每天用105P的氧气400L,问此瓶 氧气可供多少天使用?设使用时温度不变。 解:根据题意,可确定研究对象为原来气体、用去气 体和剩余气体,设这三部分气体的状态参量分别为 P1V1M1P2H2M2P33M3使用时的温度为T 设可供x天使用 原有=x×每天用量+剩余 Pi V,,r P22M2T P3,M3T
例：氧气瓶的压强降到106Pa即应重新充气，以免混入 其他气体而需洗瓶。今有一瓶氧气，容积为32L，压 强为1.3107Pa，若每天用105Pa的氧气400L，问此瓶 氧气可供多少天使用？设使用时温度不变。 解: 根据题意，可确定研究对象为原来气体、用去气 体和剩余气体，设这三部分气体的状态参量分别为 p1 V1 M1 p2 V2 M2 p3 V3 M3 使用时的温度为T 设可供 x 天使用 原有 = x 每天用量 + 剩余 p1 V1 M1 T p2 V2 M2 T p3 V3 M3 T