大學(xué)物理課件：第9章 氣體動(dòng)理論

熱學(xué)熱運(yùn)動(dòng)是物體中分子或原子的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)。研究分子熱運(yùn)動(dòng)的規(guī)律的理論稱為熱學(xué)。

第9章氣體動(dòng)理論

熱學(xué)的研究的對(duì)象(東西)稱為熱力學(xué)系統(tǒng)，系統(tǒng)。

與外界無(wú)能量交換，無(wú)物質(zhì)交換——孤立系統(tǒng)。第1節(jié)熱力學(xué)系統(tǒng)和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)一,熱力學(xué)系統(tǒng)

與外界有能量交換，無(wú)物質(zhì)交換——封閉系統(tǒng)

與外界有能量交換，有物質(zhì)交換——開(kāi)放系統(tǒng)。系統(tǒng)之外的東西就叫外界。

研究系統(tǒng)狀態(tài)和狀態(tài)演化，熱力學(xué)與氣體動(dòng)理論采用的方法不

熱力學(xué)：宏觀理論，用V、T、p等宏觀量描述系統(tǒng)性質(zhì)。

第1節(jié)熱力學(xué)系統(tǒng)和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)二,宏觀量與微觀量

氣體動(dòng)理論：微觀理論，用分子質(zhì)量、x、動(dòng)量等微觀量描述系統(tǒng)。

同。這個(gè)平衡態(tài)將一直保持下去，受到外界影響它才被如系統(tǒng)不受外界影響，經(jīng)過(guò)一段時(shí)間后必定達(dá)到

狀態(tài)分2類(lèi)：平衡態(tài)、非平衡態(tài)。看一個(gè)實(shí)例：正在劇烈變化的狀態(tài)則是非平衡態(tài)。第1節(jié)熱力學(xué)系統(tǒng)和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)三,平衡態(tài)與狀態(tài)參量這個(gè)不變化的狀態(tài)叫平衡態(tài)。

真空正在擴(kuò)散達(dá)到不再變化的狀態(tài)實(shí)驗(yàn)證明：一個(gè)不變的態(tài)。破壞?！?/p>

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系統(tǒng)處于平衡態(tài)，有一組物理量集合表示這個(gè)平衡態(tài)——狀態(tài)參量。

比如質(zhì)量為m、分子數(shù)為N的氣體處平衡態(tài)時(shí)，其壓強(qiáng)p、溫度T、質(zhì)量密度r、分子數(shù)密度n等都可用來(lái)確定這個(gè)平衡態(tài)，成為狀態(tài)參量。第1節(jié)熱力學(xué)系統(tǒng)和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)三,平衡態(tài)與狀態(tài)參量

實(shí)驗(yàn)表明:氣體3個(gè)物理量T、p、

V其它參量可以用方程

T=T(p,V)確定下來(lái)，這個(gè)方程叫狀態(tài)方程。以獨(dú)立的狀態(tài)參量為坐標(biāo)所畫(huà)出的圖叫狀態(tài)圖。pVo12V1V2p2p1狀態(tài)圖上，一個(gè)點(diǎn)對(duì)應(yīng)一個(gè)狀態(tài)。

狀態(tài)可以變化，有變化就有一個(gè)過(guò)程：從初態(tài)→末態(tài)的過(guò)程——熱力學(xué)過(guò)程（過(guò)程）。第1節(jié)熱力學(xué)系統(tǒng)和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)四,熱力學(xué)過(guò)程、過(guò)程曲線

上面的抽掉中間隔板系統(tǒng)不能實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程，但下面緩慢移動(dòng)的氣缸中可以實(shí)現(xiàn)：真空最后的狀態(tài)開(kāi)始的狀態(tài)中間態(tài)末態(tài)初態(tài)如中間狀態(tài)也是平衡態(tài)，則過(guò)程叫做準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程?！?/p>

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否則叫做非準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程?！?/p>

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無(wú)限緩慢的熱力學(xué)過(guò)程往往是準(zhǔn)靜態(tài)熱力學(xué)過(guò)程不是準(zhǔn)靜態(tài)準(zhǔn)靜態(tài)熱力學(xué)過(guò)程的所有中間狀態(tài)都可在狀態(tài)圖上表示，第1節(jié)熱力學(xué)系統(tǒng)和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)四,熱力學(xué)過(guò)程、過(guò)程曲線這些點(diǎn)連成一條曲線，叫熱力學(xué)過(guò)程曲線。…

…

pVo2V2p21V1p12個(gè)系統(tǒng)挨在一起，會(huì)交換熱，過(guò)段時(shí)間，熱交換停止，2系統(tǒng)狀態(tài)不再改變，2者達(dá)到新熱平衡。第1節(jié)熱力學(xué)系統(tǒng)和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)五,溫度、熱力學(xué)第0定律

實(shí)驗(yàn)證明：系統(tǒng)A、B與系統(tǒng)C接觸，且都與系統(tǒng)C達(dá)成熱平衡，則A、B也處于熱平衡——熱力學(xué)第0定律。熱力學(xué)第0定律是能夠進(jìn)行溫度測(cè)量的依據(jù)。熱力學(xué)第0定律也是溫度定義的依據(jù)。第1節(jié)熱力學(xué)系統(tǒng)和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)五,溫度、熱力學(xué)第0定律溫度的數(shù)字表示——溫標(biāo)。溫標(biāo)與測(cè)溫物質(zhì)有關(guān)。

以熱力學(xué)第二定律為基礎(chǔ)可定義一個(gè)與測(cè)溫物質(zhì)無(wú)關(guān)的溫標(biāo)，它與攝氏溫標(biāo)的關(guān)系為2個(gè)系統(tǒng)挨在一起，會(huì)交換熱，過(guò)段時(shí)間，熱交換停止，2系統(tǒng)狀態(tài)不再改變，2者達(dá)到新熱平衡。

實(shí)驗(yàn)證明：系統(tǒng)A、B與系統(tǒng)C接觸，且都與系統(tǒng)C達(dá)成熱平衡，則A、B也處于熱平衡——熱力學(xué)第0定律。熱力學(xué)第0定律是能夠進(jìn)行溫度測(cè)量的依據(jù)。熱力學(xué)第0定律也是溫度定義的依據(jù)。

氣體是熱力學(xué)中較簡(jiǎn)單的熱力學(xué)系統(tǒng)。第2節(jié)理想氣體狀態(tài)方程與微觀模型

理想氣體(perfectgas)是最簡(jiǎn)單的熱力學(xué)系統(tǒng)。

理想氣體有3個(gè)狀態(tài)參量T、p、V。第2節(jié)理想氣體狀態(tài)方程與微觀模型3個(gè)量之間滿足一個(gè)方程其中n＝m/M為氣體的摩爾數(shù)，M為氣體摩爾質(zhì)量，R＝8.31J/(mol.K)為氣體普適常數(shù)。

由阿伏伽德羅常數(shù)NA=6.022×1023(1/mol)引入玻耳茲曼常數(shù)則分子數(shù)密度二,理想氣體狀態(tài)方程第2節(jié)理想氣體狀態(tài)方程與微觀模型【例題7-2】設(shè)太陽(yáng)為一密度均勻的氫氣體球，如果已知其中心壓強(qiáng)為1.