热力学统计物理 第一章 热力学的基本规律ppt课件.ppt

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1、第一章热力学的基本规律1热统§1.1热力学系统的平衡状态及其描述定义：热力学研究的对象——宏观物质系统系统分类：⑴孤立系统：与外界没有任何相互作用的系统⑵封闭系统：与外界有能量交换，但无物质交换的系统⑶开放系统：与外界既有能量交换，又有物质交换的系统一、热力学系统（简称为系统）2热统二、平衡状态真空孤立系统：外界对系统既不做功也不传热定义：热力学系统在不受外界条件影响下，经过足够长时间后，系统的宏观性质不随时间变化的状态*系统由初态达到平衡态所经历的时间称为弛豫时间τ3热统箱子假想分成两相同体积的部分，达

2、到平衡时，两侧粒子有的穿越界线，但两侧粒子数相同。例如：粒子数说明：处在平衡态的大量分子仍在作热运动，而且因为碰撞，每个分子的速度经常在变，但是系统的宏观量不随时间改变。平衡态是一种热动平衡4热统平衡态的特点注意1）理想化；——实际中没有绝对的孤立系统；存在微小涨落2）动态平衡。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）.5热统三、状态参量状态参量定义：系统处于平衡态时，可以表征、描述系统状态的变量几何参量：体积电磁参量：电场强度，电极化强度，

3、磁化强度力学参量：压强热学参量：温度（直接表征热力学系统的冷热程度）化学参量：摩尔数，浓度，质量6热统宏观量表征系统宏观性质的物理量如系统的体积V、压强P、温度T等，可直接测量可分为广延量和强度量广延量有累加性－如质量M、体积V、内能E等强度量无累加性－如压强P，温度T等微观量描写单个微观粒子运动状态的物理量一般只能间接测量如分子的质量m、大小d等7热统气体的物态参量及其单位（宏观量）1气体压强：作用于容器壁上单位面积的正压力（力学描述）.单位：2体积:气体所能达到的最大空间（几何描述）.单位：标准大气压

4、：纬度海平面处,时的大气压.3温度:气体冷热程度的量度（热学描述）.单位：（开尔文）.8热统一、热力学第零定律热交换：系统之间传热但不交换粒子热平衡：两个系统在热交换的条件下达到了一个共同的平衡态。在不受外界影响的情况下，只要A和B同时与C处于热平衡，即使A和B没有接触，它们仍然处于热平衡状态，这种规律被称为热力学第零定律（热平衡定律）§1.2热平衡定律和温度9热统（1）日常生活中，常用温度来表示冷热的程度（2）在微观上，则必须说明，温度是处于热平衡系统下的微观粒子热运动强弱程度的度量温度相同是系统处于热

5、平衡的充分且必要条件：两个处于热平衡的系统温度一定相同两个温度相同的系统一定处于热平衡为了描绘一个系统与另外一个系统处于热平衡需要一个物理量：温度10热统热力学第零定律的物理意义互为热平衡的系统之间必存在一个相同的特征，即它们的温度是相同的。第零定律不仅给出了温度的概念，而且指出了判别两个系统是否处于热平衡的方法——测量温度是否相同。系统C（温度计）系统A系统B热平衡吗？热接触热接触11热统二、温标定义：温度的数值表示法叫做温标选择测温物质和测温参量（属性）选定固定点进行分度，即规定测温参量随温度的变化关

6、系以液体－摄氏温标为例（1）水银－测温度体积随温度变化－测温属性（2）1atm水冰点－0摄氏度；气点－100摄氏度（3）确定测温属性随温度的变化关系经验温标三要素1经验温标：在经验上以某一物质属性随温度的变化为依据并用经验公式分度的统称经验温标12热统V0不变Ptr为该气体温度计在水的三相点温度下的压强（体积不变）2、理想气体温标以气体为测温物质，利用理想气体状态方程中体积（压强）不变时压强（体积）与温度成正比关系所确定的温标称为理想气体温标定容气体温度计13热统Ptr/mmHg373.0373.2374

7、.02004006008001000T(p)=373.15KT(p)H2N2O2空气由气体温度计所定出的温标称为理想气体温标,它不依赖于任何气体的个性，当Ptr越低，不同气体定容温标差别越小，所指示的温度几乎完全一致。定压气体温度计:14热统3、热力学温标是一种不依赖于测温物质及其物理属性的温标,单位：K(Kelvin)规定：T3=273.16K理想气体温标在有效范围内(温度在液化点之上、1000度以下)与热力学温标一致。开尔文15热统热力学温标、摄氏温标、华氏温标与兰氏温标汽点三相点冰点绝对零度英美等国

8、使用671.67491.69491.670TRR兰氏温标英美等国使用212.0032.0232.00-459.67tFF华氏温标国际通用100.000.010.00-273.15tC摄氏温标国际通用T=T373.15273.16273.150TK热力学温度通用情况与热力学温度的关系固定点的温度值符号单位温度16热统物态方程平衡态把处于平衡态的某种物质的热力学参量（如压强、体积、温度）之间所满足的函数关系称为该物质的物态方程或称