第5章 气体动理论基础 §5.1 平衡衔态温度理想气体状态方程 b§5.2 理想气体的压强和温度 )§5.3 能量均分定理理想气体的内能 y§5.4 麦克斯韦分子速率分布定律 )§5.5分子平均碰撞频率和平均自由程 K>
------------------------------------------------------------------------------- 第5章 气体动理论基础 §5.1 平衡态 温度 理想气体状态方程 §5.2 理想气体的压强和温度 §5.3 能量均分定理 理想气体的内能 §5.4 麦克斯韦分子速率分布定律 §5.5 分子平均碰撞频率和平均自由程
研究热现象的微观实质，根据物质 的分子结构建立起各宏观量与微观量之 间的关系。 K
------------------------------------------------------------------------------- 研究热现象的微观实质，根据物质 的分子结构建立起各宏观量与微 观量之 间的关系
§5.1平衡态温度理想气体状态方程 一，平衡态 1.热力学系统： 大量微观粒子（分子、原子等）组成的宏观物体。 外界： 研究对象以外的物体称为系统的 外界 系统 外界 系统分类 (1)孤立系统：与外界无能量和物质交换 2)封闭系统：与外界有能量但无物质交换 3)开放系统：与外界有能量和物质交换
------------------------------------------------------------------------------- §5.1 平衡态 温度 理想气体状态方程 一. 平衡态 1.热力学系统： 大量微观粒子(分子、原子等)组成的宏观物体。 外界: 研究对象以外的物体称为系统的 外界 外界 系统 系统分类 (1)孤立系统：与外界无能量和物质交换 (2)封闭系统：与外界有能量但无物质交换 (3)开放系统：与外界有能量和物质交换
2.热平衡态 在不受外界影响的条件下，系统的宏观性质 不随时间变化的状态。 热力学系统又可系统分类为： 平衡态系统和非平衡态系统 平衡条件： ()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变化。 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 平衡态是一种理想状态 ·要注意区分平衡态与稳定态
------------------------------------------------------------------------------- 2.热平衡态 在不受外界影响的条件下，系统的宏观性质 不随时间变化的状态。 热力学系统又可系统分类为： 平衡态系统和非平衡态系统 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变化。 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 •平衡态是一种理想状态 •要注意区分平衡态与稳定态
3.热力学系统的描述 宏观量：平衡态下用来描述系统宏观属性的物理量。 描述系统热平衡态的相互独立的一组宏观量，叫系 统的状态参量。 如：气体的p、VT 描述 一组态参量 之 一个平衡态 对应 态参量之间的函数关系称为状态方程（物态方程）。 f(p,V,T)=0 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 微观量与宏观量有一定的内在联系
------------------------------------------------------------------------------- 3.热力学系统的描述 宏观量: 平衡态下用来描述系统宏观属性的物理量。 描述系统热平衡态的相互独立的一组宏观量,叫系 统的状态参量。 如：气体的 p、V、T 一组态参量 一个平衡态 描述 对应 态参量之间的函数关系 称为状态方程(物态方程)。 f ( p,V,T) = 0 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
二，温度 1.温度概念 温度表征物体冷热程度的宏观状态参量。 温度概念的建立是以热平衡为基础的 实验表明： 若A与C热平衡 则A与B必然热平衡 B也与C热平衡
------------------------------------------------------------------------------- 二.温度 １.温度概念 温度表征物体冷热程度的宏观状态参量。 温度概念的建立是以热平衡为基础的 A B C A B C 实验表明： 若A与C热平衡 B也与C热平衡 则A与B必然热平衡
热力学第零定律： 如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，那 么，这两个系统彼此也处于热平衡。（热平衡定律） 热平衡定律说明，处在相互热平衡状态的系统必 定拥有某一个共同的宏观物理性质。 定义：处在相互热平衡状态的系统所具有的共同的 宏观性质叫温度。 ·一切处于同一热平衡态的系统有相同的温度 2.温标 温度的数值表示法。 摄氏温标、热力学温标 T=t+273.15
------------------------------------------------------------------------------- 热力学第零定律: 如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，那 么，这两个系统彼此也处于热平衡。 (热平衡定律)。 热平衡定律说明，处在相互热平衡状态的系统必 定拥有某一个共同的宏观物理性质。 定义: 处在相互热平衡状态的系统所具有的共同的 宏观性质叫温度。 • 一切处于同一热平衡态的系统有相同的温度 ２.温标 温度的数值表示法。 摄氏温标、热力学温标 T = t + 273.15
三.理想气体状态方程 M pV= RT M 克拉珀龙方程 Mmol为气体的摩尔质量； M为气体的质量； R为普适气体常量，R=8.31(J/mo1·K1): 平衡态还常用状态图中的一个点来表示 D一V图、p一T图、V一T图) PA(PLViTi) B(P2,V2,T2) 0 V K
------------------------------------------------------------------------------- 三.理想气体状态方程 RT M M pV mol = 克拉珀龙方程 Mmol为气体的摩尔质量； M为气体的质量； R为普适气体常量，R=8.31(J/mol-1﹒K-1 )； •平衡态还常用状态图中的一个点来表示 (p－V图、p－T图、V－T图) p V 0 A(p1 ,V1 ,T1 ) B(p2 ,V2 ,T2 )
§5.2理想气体的压强和温度 一、理想气体分子模型和统计假设 1.理想气体的分子模型： ()分子可以看作质点。 (2)除碰撞外，分子力可以略去不计。 (3)分子间的碰撞是完全弹性的 理想气体的分子模型是弹性的自由运动的质点。 2平衡态时，理想气体分子的统计假设有： (1)无外场时，气体分子在各处出现的概率相同。 分子的数密度n处处相同， (2)由于碰撞，分子可以有各种不同的速度，速度 取向各方向等概率。 2=D=_足=D2=b2
------------------------------------------------------------------------------- §5.2 理想气体的压强和温度 一、理想气体分子模型和统计假设 1.理想气体的分子模型： (1) 分子可以看作质点。 (2) 除碰撞外，分子力可以略去不计。 (3) 分子间的碰撞是完全弹性的。 理想气体的分子模型是弹性的自由运动的质点。 2.平衡态时，理想气体分子的统计假设有： (1) 无外场时，气体分子在各处出现的概率相同。 分子的数密度n处处相同， (2) 由于碰撞，分子可以有各种不同的速度，速度 取向各方向等概率。 2 2 2 x = y = z x = y = z
二、理想气体的压强公式 设平衡态下，同种气体分子质量为m,总分子 数N,体积V。 N n= V 一分子数密度（足够大） 平衡态下器壁各处压强相同，选A面求其所受压强。 12 13
------------------------------------------------------------------------------- 二、理想气体的压强公式 设平衡态下，同种气体分子质量为m，总分子 数N ，体积V。 V N n = — 分子数密度（足够大） 平衡态下器壁各处压强相同，选A1面求其所受压强。 iz z x y 0 ix iy A1 A2 l3 l2 l1 i