2021-2022學(xué)年高二物理競賽課件：理想氣體狀態(tài)方程

1、理想氣體狀態(tài)方程平衡態(tài): 在不受外界影響的條件下, 宏觀性質(zhì)不隨時(shí)間而改變的狀態(tài)。非平衡態(tài): 不滿足平衡態(tài)的兩個(gè)條件之一的系統(tǒng)。一、平衡態(tài)和準(zhǔn)靜態(tài)過程 理想氣體狀態(tài)方程平衡態(tài)條件: (1)系統(tǒng)不受外界影響。這指的是系統(tǒng)與外界既無能量交換(作功和傳熱), 又無物質(zhì)(粒子)交換。(2)系統(tǒng)的宏觀性質(zhì)不隨時(shí)間改變。系統(tǒng)分類（按系統(tǒng)所處狀態(tài)）：平衡態(tài)系統(tǒng)非平衡態(tài)系統(tǒng)設(shè) Ni 為第 i 格中的粒子數(shù) .概率歸一化條件 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2、. . 粒子總數(shù)1、概率表示粒子出現(xiàn)在第 i 格中的可能性的大小。2、統(tǒng)計(jì)平均值1）算術(shù)平均值：若對(duì)某個(gè)物理量 M 進(jìn)行 N 次測量，其中，測量的總次數(shù)測量值為M i 的概率加權(quán)平均平均值2）統(tǒng)計(jì)平均值 熱力學(xué)系統(tǒng)的宏觀物理量，是相應(yīng)的微觀物理量對(duì)所有可能的微觀狀態(tài)的平均值，稱為統(tǒng)計(jì)平均值。微觀狀態(tài) i 出現(xiàn)的概率: N 是熱力學(xué)系統(tǒng)在某一宏觀狀態(tài)時(shí), 對(duì)應(yīng)的各種可能微觀狀態(tài)出現(xiàn)的總次數(shù), Ni 是第i 個(gè)微觀狀態(tài)出現(xiàn)的次數(shù). 歸一化條件若物理量可取連續(xù)值，表示物理量取值在M M+dM之間的概率.f(M) 稱為分布函數(shù)，表示物理量取值在 M 附近單位區(qū)間內(nèi)的概率.統(tǒng)計(jì)平均值其中歸一化條件在此過

3、程中，各點(diǎn)密度、溫度等均不相同，這就是非平衡態(tài)。但隨著時(shí)間的推移，各處的密度、壓強(qiáng)等都達(dá)到了均勻，無外界影響，狀態(tài)保持不變，就是平衡態(tài)。設(shè)一容器，用隔板將其隔開當(dāng)隔板右移時(shí)，分子向右邊擴(kuò)散。準(zhǔn)靜態(tài)過程（平衡過程）: 當(dāng)熱力學(xué)系統(tǒng)與外界有相互作用時(shí)，其狀態(tài)就要發(fā)生變化，稱為過程。如果過程進(jìn)行得足夠緩慢，使得過程中所經(jīng)歷的各中間狀態(tài)非常接近平衡狀態(tài)，這種過程稱為準(zhǔn)靜態(tài)過程，也稱平衡過程。3）平衡態(tài)是自發(fā)過程的終點(diǎn)；2）平衡態(tài)時(shí)，系統(tǒng)的宏觀性質(zhì)處處相同（單一性）;1) 平衡態(tài)是一種熱動(dòng)平衡。說明：二、描述氣體的狀態(tài)參量1）體積V (幾何參量) -氣體分子活動(dòng)的空間范圍.對(duì)于理想氣體，分子的大小不計(jì)，

4、分子活動(dòng)的空間范圍就是容器的體積。2）壓強(qiáng) p (力學(xué)參量)-作用在容器壁上單位面積的 正壓力. 國際單位： 平衡態(tài)可以用一組宏觀參量來描述常用單位：大氣壓(atm), 厘米汞柱高(cmHg), 托(Torr)國際單位：米3 (m3)常用單位：升 (L)3）溫度T (熱學(xué)參量)-相互達(dá)到熱平衡的熱力學(xué)系統(tǒng)所具有一個(gè)共同的宏觀性質(zhì)，稱為系統(tǒng)的溫度。是氣體冷熱程度的量度，表征大量分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)的劇烈程度。熱力學(xué)溫標(biāo)(絕對(duì)溫標(biāo))攝氏溫標(biāo)華氏溫標(biāo)國際單位：絕對(duì)溫標(biāo) T , 開爾文（K）.溫標(biāo)：溫度的定量表示。T (K)t (C)tF (F)三、理想氣體狀態(tài)方程1. 理想氣體理想氣體宏觀定義：在任何情況

5、下, 遵守玻意耳馬略特定律、蓋.呂薩克定律和查理定律三條實(shí)驗(yàn)定律的氣體.玻意耳-馬略特定律:一定質(zhì)量的氣體, 在溫度 T 不變時(shí), 壓強(qiáng) p 與體積 V 的乘積為恒量蓋.呂薩克定律：一定質(zhì)量的氣體，在壓強(qiáng) p 不變時(shí), 體積與溫度成正比查理定律：一定質(zhì)量的氣體，在體積 V 不變時(shí), 壓強(qiáng)與溫度成正比2. 狀態(tài)方程：系統(tǒng)處于平衡態(tài)時(shí)，宏觀狀態(tài)參量之間的函數(shù)關(guān)系。 f ( p, V, T ) = 03. 理想氣體狀態(tài)方程 對(duì)一定質(zhì)量的理想氣體，由三條實(shí)驗(yàn)定律，可得p, V, T 間的關(guān)系此式對(duì)任一平衡狀態(tài)都成立.1 mol 理想氣體:等式右邊為標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài) 對(duì)理想氣體，其平衡態(tài)可由三種狀態(tài)參量 p, V, T 確定，狀態(tài)方程就是 p, V, T 間的函數(shù)關(guān)系：pV=RT在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下， 普適氣體常數(shù)對(duì)于質(zhì)量為M，摩爾質(zhì)量為的理想氣體：- 理想氣體狀態(tài)方程1 mol 理想氣體狀態(tài)方程：4. 理想氣體狀態(tài)方程的另一種