8 O 第六章 ”气体动理论基础 §61 平衡态温度理想气体状态方程 §6-2 理想气体压强公式 S6-3 温度的统汁解释 §6-4 能量均分定理 理想气体的内能 §6-5 麦克斯韦分子速率分布定律 *§6-6 玻耳兹曼分布律 §6=7 分子的平均碰撞次数和平均自由程 米§6-8©气体内的输运过程 首页上页下页退出
首 页 上 页 下 页 退 出 1 第六章 气体动理论基础 §6-1 平衡态 温度 理想气体状态方程 §6-2 理想气体压强公式 §6-3 温度的统计解释 §6-4 能量均分定理 理想气体的内能 §6-5 麦克斯韦分子速率分布定律 *§6-6 玻耳兹曼分布律 §6-7 分子的平均碰撞次数和平均自由程 *§6-8 气体内的输运过程
§6-1平衡态 温度理想气体状态方程 6.1.1平衡态 1、热力学系统 由大量微观粒子（分子、原子等微观粒子)所组成的宏观 物体或系统。 ★热力学系统分类 根据系统与外界交换能量或物质的特点，可以分为三种： ()孤立系统一一与外界既无能量交换，又无物质交换的系统 (2)封闭系统一一与外界只有能量交换，但无物质交换的系统 (3)开放系统一一与外界既有能量交换，又有物质交换的系统 2、平衡态 指在不受外界影响（或不变的）的条件下，系统的宏观性 质不随时间变化的状态称热平衡态。 首页上页下页退出
首 页 上 页 下 页 退 出 2 §6-1 平衡态 温度 理想气体状态方程 6.1.1 平衡态 1、热力学系统 ★ 热力学系统分类 根据系统与外界交换能量或物质的特点，可以分为三种： (1) 孤立系统－－与外界既无能量交换，又无物质交换的系统 (2) 封闭系统－－与外界只有能量交换，但无物质交换的系统 (3) 开放系统－－与外界既有能量交换，又有物质交换的系统 由大量微观粒子（分子、原子等微观粒子）所组成的宏观 物体或系统。 ２、平衡态 指在不受外界影响（或不变的）的条件下，系统的宏观性 质不随时间变化的状态 称热平衡态
系统在热平衡时，系统内任一宏观体元均处于力学平衡、 热平衡、相平衡中。 ※从微观的角度应理解为动态平衡态 必平衡态是一种是理想概念 ※若在我们所讨论的问题中，气体活动的高度空间不是很 大，即重力加速度随高度的变化可以忽略，则在达热力学平衡 态时，上述宏观量不仅是稳定的（指不随时间变化）还是均匀 的（即不随位置变化）。 ※处于热平衡态时，系统的宏观属性具有确定的值。因此 可以用一些确定的物理量来表征系统的这些宏观属性。用来 描写热平衡态下各种宏观属性的物理量叫系统的宏观参量。 首页上页下页退出
首 页 上 页 下 页 退 出 3 系统在热平衡时，系统内任一宏观体元均处于力学平衡、 热平衡、相平衡中。 ※ 从微观的角度应理解为动态平衡态 ※ 若在我们所讨论的问题中，气体活动的高度空间不是很 大，即重力加速度随高度的变化可以忽略，则在达热力学平衡 态时，上述宏观量不仅是稳定的（指不随时间变化）还是均匀 的（即不随位置变化）。 ※ 平衡态是一种是理想概念 ※ 处于热平衡态时，系统的宏观属性具有确定的值。因此 可以用一些确定的物理量来表征系统的这些宏观属性。用来 描写热平衡态下各种宏观属性的物理量叫系统的宏观参量
我们可以从这些参量中，选取不多的相互独立的几 个物理量作为描述系统热平衡态的参量，叫系统的状态 参量。 主要的参量有：几何参量，力学参量，热学参量， 化学参量，电磁参量；体积V,压强P,热力学温度T, 摩尔数v。 6.1.2温度 1、温度概念 温度是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。 首页上页下页退出
首 页 上 页 下 页 退 出 4 我们可以从这些参量中，选取不多的相互独立的几 个物理量作为描述系统热平衡态的参量，叫系统的状态 参量。 主要的参量有：几何参量，力学参量，热学参量， 化学参量，电磁参量; 体积V，压强P，热力学温度T， 摩尔数v。 6.1.2 温度 １、温度概念 温度是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
绝热壁 导热壁 A B 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。这个结论称热力学第零定律。 首页上页下页退出
首 页 上 页 下 页 退 出 5 A B A B 绝热壁 导热壁 A B C A B C 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。这个结论称热力学第零定律
处在相互热平衡状态的系统必定拥有某一个共同的物理性 质，我们把描述系统这一共同宏观性质的物理量称为系统的 温度。 2、温标温度计 温度计：即测温的工具。 温度计要能定量表示和测量温度，还需要建立温标一即 温度的数值表示法。 ※主要有三个步骤 其一、要选定一种合适物质（称测温质）的测温特性； 其二、规定测温质的测温特性与温度的依赖关系（线性）； 其三、选定温度的标准点（固定点），并把一定间隔的冷 热程度分为若干度。 首页上页下页退出
首 页 上 页 下 页 退 出 6 处在相互热平衡状态的系统必定拥有某一个共同的物理性 质，我们把描述系统这一共同宏观性质的物理量称为系统的 温度 。 ２、温标 温度计 温度计要能定量表示和测量温度，还需要建立温标 ──即 温度的数值表示法。 其一、要选定一种合适物质（称测温质）的测温特性； 其二、规定测温质的测温特性与温度的依赖关系（线性）； 其三、选定温度的标准点（固定点），并把一定间隔的冷 热程度分为若干度。 ※ 主要有三个步骤 温度计:即测温的工具
※选用不同的测温物质或不同的测温特性，测量同一系统所 得的温度数值，一般情况下并不完全相同。 例如，（一个大气压下) 对水的冰点，华氏温标为32，攝氏温标为0C, 对水的沸点，华氏温标为212F,攝氏温标为100C。 3、热力学温标 一种与测温质和测温特性无关的温标。开尔文(lord Kelvin)在热力学第二定律的基础上建立了这种温标，称热 力学温标。 规定水的三相点（水，冰和水蒸汽平衡共存的状态）为 273.16K。 由热力学温标可导出摄氏温度 T=t+273.15 首页上页下页退出
首 页 上 页 下 页 退 出 7 ３、热力学温标 规定水的三相点（水，冰和水蒸汽平衡共存的状态）为 273.16K。 一种与测温质和测温特性无关的温标。开尔文（lord Kelvin）在热力学第二定律的基础上建立了这种温标，称热 力学温标。 例如，（一个大气压下） 对水的冰点，华氏温标为32F0，攝氏温标为0C0 , 对水的沸点，华氏温标为212F0，攝氏温标为100C0 。 由热力学温标可导出摄氏温度 Ｔ＝t＋２７３.１５ ※选用不同的测温物质或不同的测温特性，测量同一系统所 得的温度数值，一般情况下并不完全相同
6.1.3 理想气体状态方程 1、理想气体 从宏观定义：在室温下P不太大P不太高三大实验定律所得结罐想化 从微观定义忽略分子间作用分子间分子与器壁间碰撞视弹性碰撞 2、理想气体的状态方程 热平衡态下，系统各个状态参量之间满足一定的关系，这样 的关系叫系统的状态方程 过程方程 PY PV2 T M 克拉珀龙方程 P= RT Mmol 式中R是气体普适常量，在SI中R=8.31(J-mol-1.K), Mmo是气体的摩尔质量。 首页上页下页退出
首 页 上 页 下 页 退 出 8 6.1.3 理想气体状态方程 1、理想气体 2、理想气体的状态方程 热平衡态下，系统各个状态参量之间满足一定的关系，这样 的关系叫系统的状态方程 。 。 从微观定义:忽略分子间作用力,分子间,分子与器壁间碰撞视为弹性碰撞 从宏观定义:在室温下,ρ不太大,P不太高 ,三大实验定律所得结论理想化 克拉珀龙方程 RT M M PV mol = 式中Ｒ是气体普适常量，在ＳＩ中 Ｒ＝8.31 (J·mol-1·K-1 ), Mmol是气体的摩尔质量。 过程方程 2 2 2 1 1 1 T PV T PV =
3、状态图(P一V图、P一T图、V一T图) 气体的平衡态除了可用一组状态参量来描述，还可用状态 图来表示，而一组状态参量在状态图中对应的是一个点。不同 的状态在状态图中对应点不同。 在状态图中，一条光滑的曲 P A(P,V,T) 线代表一个由无穷多个平衡态 所组成的变化过程，如右图所 示。 B(C,',I） 曲线上的箭头表示过程进 行的方向。 由于非平衡态不能用一组确切的状态参量来描述，因此在 状态图中，非平衡态过程也就无法找到相应的过程曲线与之 对应。 入 首页上页下页退出
首 页 上 页 下 页 退 出 9 ３、状态图（Ｐ－Ｖ图、Ｐ－Ｔ图、Ｖ－Ｔ图） 气体的平衡态除了可用一组状态参量来描述，还可用状态 图来表示，而一组状态参量在状态图中对应的是一个点。不同 的状态在状态图中对应点不同。 在状态图中，一条光滑的曲 线代表一个由无穷多个平衡态 所组成的变化过程，如右图所 示。 ( ) A P1 V1 T1 , , ( ) B P2 V2 T2 , , Ｐ 曲线上的箭头表示过程进 ０ Ｖ 行的方向。 由于非平衡态不能用一组确切的状态参量来描述，因此在 状态图中，非平衡态过程也就无法找到相应的过程曲线与之 对应
§6-2理想气体压强公式 6.2.1分子模型 1、分子可以看作质点。（除特别考虑） 2、除碰撞外，分子之间，分子与器壁不计相互作用力。 3、分子间，分子与器壁间的碰撞是完全弹性的，遵守 动量和能量守恒定律。 即：理想气体分子可看作彼此间无相互作用的遵守 经典力学规律的弹性质点。 10 首页上页下页退出
首 页 上 页 下 页 退 出 10 §6-2 理想气体压强公式 6.2.1 分子模型 3、分子间，分子与器壁间的碰撞是完全弹性的，遵守 动量和能量守恒定律。 即： 理想气体分子可看作彼此间无相互作用的遵守 经典力学规律的弹性质点。 1、分子可以看作质点。（除特别考虑） 2、除碰撞外，分子之间，分子与器壁不计相互作用力