理想气体状态方程ppt课件.pptx

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1、5.1平衡态理想气体物态方程热力学第零定律大学物理（上）5气体动理论1一.热学的研究对象热现象热学物体与温度有关的物理性质及状态的变化研究热现象的理论热力学从能量转换的观点研究物质的热学性质和其宏观规律宏观量微观量描述宏观物体特性的物理量；如温度、压强、体积、热容量、密度、熵等。描述微观粒子特征的物理量；如质量、速度、能量、动量等。统计物理从物质内部的微观结构出发，运用统计的方法探讨宏观物质的热性质二.热学的研究方法热学的研究对象和研究方法2微观粒子观察和实验出发点热力学验证统计物理学，统计物理学揭示热力学本质二

2、者关系无法自我验证不深刻缺点揭露本质普遍，可靠优点统计平均方法力学规律总结归纳逻辑推理方法微观量宏观量物理量热现象热现象研究对象微观理论（统计物理学）宏观理论（热力学）3热力学系统外界大量粒子组成的宏观、有限的体系。其比邻环境称为外界与外界有m、E交换与外界有E交换，无m交换与外界无E、m交换开放系统孤立系统封闭系统系统绝热例开放系统封闭系统孤立系统热力学：研究热力学系统的状态及状态变化4真空膨胀一定量的气体，在不受外界影响的情况下,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

3、状态）自发二平衡态5*p-V图上的每一点表示一个平衡态平衡态的特点6物态方程：平衡态宏观参量间的函数关系.理想气体宏观定义：同时遵守玻意耳定律、盖·吕萨克定律和查理定律以及阿伏伽德罗定律的气体.令则令则——阿伏伽德罗常数——玻尔兹曼常数N是体积V中的气体分子数——摩尔气体常量三理想气体物态方程7理想气体物态方程对质量为的理想气体分子数密度（）：单位体积内的分子数目.M：摩尔质量一般气体在温度不太低、压强不太大时近似为理想气体8例在一密闭容器内，储有A、B、C三种理想气体，A气体的分子数密度为n1，它产生的压强为P

4、1，B气体的分子数密度为2n1，C气体的分子数密度为3n1，则混合气体的压强为（A）3P1（B）4P1（C）5P1（D）6P1解=n1kT+2n1kT+3n1kTP=P1+P2+P3=6n1kT=6P19如果物体A和B分别与处于确定状态的物体C处于热平衡状态，那么A和B之间也就处于热平衡.绝热板ABAB四热力学第零定律又叫热平衡定律，是建立温度概念的基本定律。102.热力学第零定律（热平衡定律）分别与第三个系统(c)处于同一热平衡态的两个系统(A,B)必然也处于热平衡。温度的概念两个（或多个）热力学系统处于同一热

5、平衡态时，它们必然具有某种共同的宏观性质。这一共同的宏观性质，称为系统的温度。处于热平衡的多个系统有相同的温度。11125.2物质的微观模型统计规律性大学物理（上）5气体动理论13宏观物体都是由大量不停息地运动着的、彼此有相互作用的分子或原子组成的.利用扫描隧道显微镜技术把一个个原子排列成IBM字母的照片.现代的仪器已可以观察和测量分子或原子的大小以及它们在物体中的排列情况，例如X光分析仪，电子显微镜，扫描隧道显微镜等.14斥力引力合力此时合力为零气体动理论基本观点分子的观点：宏观物质由大量不连续的微观粒子（分子

6、或原子）组成，结构多变分子运动的观点：分子都在不停地作无规则的运动分子力的观点：分子之间有相互作用力——引力和斥力一分子线度和分子力15大量实验事实表明分子都在作永不停止的无规运动.例:常温和常压下的氧分子在一定的条件下，大量的偶然事件存在着一种必然规律性.：单位时间内平均碰撞次数（平均自由程）：连续两次碰撞所经过路程的平均值二　分子热运动的无序性及统计规律性统计规律性热运动16对于由大量分子组成的热力学系统从微观上加以研究时，必须用统计的方法...................................

7、...............................................小球在伽尔顿板中的分布规律.17伽尔顿板实验每个小球落入哪个槽是偶然的少量小球按狭槽分布有明显偶然性大量小球按狭槽分布呈现规律性掷骰子每掷一次出现点数是偶然的掷少数次，点数分布有明显偶然性掷大量次数，每点出现次数约1/6，呈现规律训练有素的射击运动员每一次打中的环数是偶然的打少数次，环数分布有明显偶然性射击大量次数，环数呈现规律性18共同特点：1.群体规律：只能通过大量偶然事件总体显示出来，对少数事件不适用。4.伴有涨落

8、2.量变—质变：整体特征占主导地位例：理想气体实验定律，传真照片…...注意：3.与宏观条件相关如：伽尔顿板中钉的分布，19统计规律当小球数N足够大时小球的分布具有统计规律.设为第格中的粒子数.概率粒子在第格中出现的可能性大小.归一化条件...................................................粒子总数20二.统计规律的数学形式