第二篇 热学 (Heat
第二篇 热学
研究内容 研究物体热运动的性质和规律。 热运动一大量分子的无规则运动。 研究对象 由大量微观粒子组成的宏观物体， 有固、液、气体，等离子体，辐射场… 研究方法 宏观理论：实验的方法→热力学 微观理论：统计的方法◆统计物理 初级形式称为气体动理论 本篇以研究理想气体的热运动为主
研究方法 宏观理论：实验的方法 微观理论：统计的方法 热力学 统计物理 初级形式称为气体动理论 研究物体热运动的性质和规律。 由大量微观粒子组成的宏观物体， 研究内容 热运动 ——大量分子的无规则运动。 研究对象 有固、液、气体，等离子体，辐射场…… 本篇以研究理想气体的热运动为主
第二篇 热学 第7章 气体动理论
第二篇 热学 第7章 气体动理论
第7章 气体动理论 Kinetic Theory of Gasses 第1节热力学系统和平衡态 第2节理想气体状态方程与微观模型 第3节麦克斯韦-玻耳兹曼分布函数 第4节理想气体的压强和温度 第5节能均分定理理想气体的内能 第6节分子的平均碰撞次数平均自由程 第7节 偏离平衡态
第7章 气体动理论 Kinetic Theory of Gasses 第1节 热力学系统和平衡态 第2节 理想气体状态方程与微观模型 第3节 麦克斯韦-玻耳兹曼分布函数 第4节 理想气体的压强和温度 第5节 能均分定理 理想气体的内能 第6节 分子的平均碰撞次数 平均自由程 第7节 偏离平衡态
第1节热力学系统和平衡态 Thermodynamic System Equilibrium State 1.热力学系统与外界 (1)热力学系统（简称系统) 由大量微观粒子所组成的宏观物体 (2)系统的外界（简称外界） 能够与所研究的系统发生相互作用的其它物体 (3)系统分类 孤立系统 一一与外界没有任何相互作用 封闭系统 与外界有能量交换但没有物质交换 开放系统 一一与外界既有能量交换又有物质交换
Thermodynamic System & Equilibrium State 第1节 热力学系统和平衡态 1. 热力学系统与外界 (1)热力学系统（简称系统） 由大量微观粒子所组成的宏观物体 (2)系统的外界（简称外界） 能够与所研究的系统发生相互作用的其它物体 (3)系统分类 孤立系统——与外界没有任何相互作用 封闭系统——与外界有能量交换但没有物质交换 开放系统——与外界既有能量交换又有物质交换 1
2.宏观量与微观量 宏观量：反映整个系统宏观性质的物理量 如：体积Y,压强P,温度T,热容量C等 微观量：表征单个分子特征的物理量 如：分子的大小d、位置r、速度y、 质量m、能量E等。 关系：个别分子的运动无规则，大量分子的 集体表现一定存在一种统计规律。 用统计的方法，可以求出大量分子的微观 量的统计平均值，并用来解释实验中所测得的 宏观性质
2. 宏观量与微观量 微观量：表征单个分子特征的物理量 宏观量：反映整个系统宏观性质的物理量 关系：个别分子的运动无规则，大量分子的 集体表现一定存在一种统计规律。 用统计的方法，可以求出大量分子的微观 量的统计平均值，并用来解释实验中所测得的 宏观性质。 如: 体积V, 压强P, 温度T, 热容量C 等 如: 分子的大小d、位置r、速度v、 质量 m、能量 E 等。 2
3.热力学平衡态与状态参量 一个系统在不受外界影响的条件下，若它 的宏观性质不再随时间变化，则此系统处于 热力学平衡态。 平衡态是系统宏观状态的一种特殊情况 例：理想气体绝热自由膨胀 平衡态 非平衡态 注：(1)一个孤立系统总是处于平衡态 (2)平衡态实质上只是一种热动平衡
3. 热力学平衡态与状态参量 一个系统在不受外界影响的条件下,若它 的宏观性质不再随时间变化, 则此系统处于 热力学平衡态。 平衡态是系统宏观状态的一种特殊情况 例：理想气体绝热自由膨胀 · · · · · · 真空 平衡态 注：（1）一个孤立系统总是处于平衡态 （2）平衡态实质上只是一种热动平衡 非平衡态 3
状态参量 确定平衡态的宏观性质的物理量。 常用的状态参量有五类： 几何参量（如：气体体积V) 力学参量（如：气体压强P) 热学参量（如：气体温度T) 化学参量（如：混合气体各化学组 分的质量m和摩尔数v等) 电磁参量（如：电场和磁场强度， 电极化和磁化强度等)
状态参量 常用的状态参量有五类： 几何参量（如：气体体积V） 力学参量（如：气体压强P） 热学参量（如：气体温度T） 化学参量（如：混合气体各化学组 分的质量m 和摩尔数 等） 电磁参量（如：电场和磁场强度， 电极化和磁化强度等） 确定平衡态的宏观性质的物理量。 4
4.准静态过程 过程曲线 系统从 个状态 另一个状态 系统经历了一个热力学过程 过程 若系统在变化过程中经历的每一状态都无 限接近于平衡态，则此过程称为准静态过程； 否则为非准静态过程。 5
4.准静态过程 过程曲线 系统从 系统经历了一个热力学过程 ——过程 若系统在变化过程中经历的每一状态都无 限接近于平衡态，则此过程称为准静态过程； 否则为非准静态过程。 另一个状态 5
实际的热力学过程中任一状态都不是平衡态 一些极缓慢进行的过程可近似视为准静态过程 例如：一实际汽缸的气体作为系统，当活塞运动中 气体被压缩，使系统在整个压缩过程中经历 了一系列非平衡状态。 快速压缩 设想 非准静态过程 准静态过程 (近似)
例如:一实际汽缸的气体作为系统，当活塞运动中 气体被压缩，使系统在整个压缩过程中经历 了一系列非平衡状态。 F ... . ........ .. 设想 准静态过程 实际的热力学过程中任一状态都不是平衡态 非准静态过程 快速压缩 (近似) 一些极缓慢进行的过程可近似视为准静态过程 6