6-1气体物态参量平衡态理想气体物态方程第六章热力学基础 物理学的第三次大综合 物理学的第三次大综合是从热学开始的,涉及 到宏观与微观两个层次 宏观理论热力学的两大基本定律:第一定律,即 能量守恒定律;第二定律,即熵增加定律 科学家进一步追根问底,企图从分子和原子的微 观层次上来说明物理规律,气体分子动理论应运而生 玻尔兹曼与吉布斯发展了经典统计力学 热力学与统计物理的发展,加强了物理学与化学 的联系,建立了物理化学这一门交叉科学
6 – 1 气体物态参量 平衡态 理想气体物态方程 第六章热力学基础 物理学的第三次大综合 物理学的第三次大综合是从热学开始的，涉及 到宏观与微观两个层次 . 宏观理论热力学的两大基本定律: 第一定律, 即 能量守恒定律; 第二定律, 即熵增加定律 . 科学家进一步追根问底, 企图从分子和原子的微 观层次上来说明物理规律, 气体分子动理论应运而生 . 玻尔兹曼与吉布斯发展了经典统计力学 . 热力学与统计物理的发展, 加强了物理学与化学 的联系, 建立了物理化学这一门交叉科学
6-1气体物态参量平衡态理想气体物态方程第六章热力学基础 研究对象 热现象:与温度有关的物理性质的变化。 热运动:构成宏观物体的大量微观粒子的永不 休止的无规运动 〈研究对象特征 单个分子一无序、具有偶然性、遵循力学规律. 整体(大量分子)一服从统计规律 微观量:描述个别分子运动状态的物理量(不可 直接测量),如分子的m,0等 宏观量:表示大量分子集体特征的物理量(可直 接测量),如P,V,等
6 – 1 气体物态参量 平衡态 理想气体物态方程 第六章热力学基础 研究对象 热运动 : 构成宏观物体的大量微观粒子的永不 休止的无规运动 . 热现象 : 与温度有关的物理性质的变化。 单个分子 — 无序、具有偶然性、遵循力学规律. 研究对象特征 整体（大量分子）— 服从统计规律 . 宏观量：表示大量分子集体特征的物理量（可直 接测量）, 如 p,V,T 等 . 微观量：描述个别分子运动状态的物理量（不可 直接测量），如分子的 v 等 . m
6-1气体物态参量平衡态理想气体物态方程第六章热力学基础 微观量统计平均 宏观量 研究方法 1.热力学—宏观描述 实验经验总结,给出宏观物体热现象的规律, 从能量观点出发,分析研究物态变化过程中热功转 换的关系和条件 特点1)具有可靠性; 2)知其然而不知其所以然 3)应用宏观参量
6 – 1 气体物态参量 平衡态 理想气体物态方程 第六章热力学基础 微观量 统计平均 宏观量 研究方法 1. 热力学 —— 宏观描述 实验经验总结， 给出宏观物体热现象的规律， 从能量观点出发，分析研究物态变化过程中热功转 换的关系和条件 . 1）具有可靠性； 2）知其然而不知其所以然； 3）应用宏观参量 . 特点
6-1气体物态参量平衡态理想气体物态方程第六章热力学基础 2.气体动理论—微观描述 研究大量数目的热运动的粒子系统,应用模 型假设和统计方法 特点 1)揭示宏观现象的本质; 2)有局限性,与实际有偏差,不可任意推广 两种方法的关系 热力学」< 相辅相成~「气体动理论
6 – 1 气体物态参量 平衡态 理想气体物态方程 第六章热力学基础 2. 气体动理论 —— 微观描述 研究大量数目的热运动的粒子系统，应用模 型假设和统计方法 . 两种方法的关系 热力学 相辅相成 气体动理论 1）揭示宏观现象的本质； 2）有局限性，与实际有偏差，不可任意推广 . 特点
6-1气体物态参量平衡态理想气体物态方程第六章热力学基础 气体的物态参量及其单位(宏观量) 1气体压强P:作用于容器壁上 单位面积的正压力(力学描述) P 单位:1Pa=1N·m2 标准大气压:45纬度海平面处,0C时的大气压 1atm=1.013×103Pa 2体积:气体所能达到的最大空间(几何 描述) 单位:1m3=103L=103dm3 3温度T:气体冷热程度的量度(热学描述) 单位:温标K(开尔文).T=273.15+t
6 – 1 气体物态参量 平衡态 理想气体物态方程 第六章热力学基础 一 气体的物态参量及其单位（宏观量） p,V,T 1 气体压强 ：作用于容器壁上 单位面积的正压力（力学描述）. p 单位： 2 1Pa 1N m − = 2 体积 : 气体所能达到的最大空间（几何 描述）. 3 3 3 3 1m =10 L =10 dm V 单位： 1atm 1.013 10 Pa 5 = 标准大气压： 纬度海平面处, 时的大气压. 45 0 C 3 温度 T : 气体冷热程度的量度（热学描述）. 单位：温标 K（开尔文）. T = 273.15 + t
6-1气体物态参量平衡态理想气体物态方程第六章热力学基础 二平衡态 定量的气体,在不受外界的影响下,经过 定的时间,系统达到一个稳定的,宏观性质不随 时间变化的状态称为平衡态.(理想状态) 真空膨胀 (P,V,7) (p,,T p,V, I
6 – 1 气体物态参量 平衡态 理想气体物态方程 第六章热力学基础 p,V,T p ,V ,T ' ' 真 空 膨 胀 二 平 衡 态 一定量的气体，在不受外界的影响下, 经过 一定的时间, 系统达到一个稳定的, 宏观性质不随 时间变化的状态称为平衡态 .（理想状态） p o V ( p,V,T) ( , , ) ' ' p V T
6-1气体物态参量平衡态理想气体物态方程第六章热力学基础 平衡态的特点 *(p,v,T' (p, v: 1) 1)单一性(P,T处处相等); 2)物态的稳定性—与时间无关; 3)自发过程的终点; 4)热动平衡(有别于力平衡)
6 – 1 气体物态参量 平衡态 理想气体物态方程 第六章热力学基础 平衡态的特点 ( p,V,T) p V * ( p,V,T) o 1）单一性（ 处处相等）; 2）物态的稳定性—— 与时间无关； 3）自发过程的终点； 4）热动平衡（有别于力平衡）. p,T
6-1气体物态参量平衡态理想气体物态方程第六章热力学基础 三理想气体物态方程 理想气体宏观定义:遵守三个实验定律的气体. 物态方程:理想气体平衡态宏观参量间的函数 关系 对一定质量P1Z_P2V2 的同种气体 理想气体 物态方程 RT 摩尔气体常量R=8.31J.mol1l.K1
6 – 1 气体物态参量 平衡态 理想气体物态方程 第六章热力学基础 三 理想气体物态方程 物态方程：理想气体平衡态宏观参量间的函数 关系 . 1 1 8.31J mol K − − 摩尔气体常量 R = 2 2 2 1 1 1 T p V T p V = 对一定质量 的同种气体 RT M m pV = 理想气体 物态方程 理想气体宏观定义：遵守三个实验定律的气体
