大學物理課件：第9章 氣體動理論

熱學熱運動是物體中分子或原子的無規(guī)則運動。研究分子熱運動的規(guī)律的理論稱為熱學。

第9章氣體動理論

熱學的研究的對象(東西)稱為熱力學系統(tǒng)，系統(tǒng)。

與外界無能量交換，無物質(zhì)交換——孤立系統(tǒng)。第1節(jié)熱力學系統(tǒng)和運動狀態(tài)一,熱力學系統(tǒng)

與外界有能量交換，無物質(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，熱力學與氣體動理論采用的方法不

熱力學：宏觀理論，用V、T、p等宏觀量描述系統(tǒng)性質(zhì)。

第1節(jié)熱力學系統(tǒng)和運動狀態(tài)二,宏觀量與微觀量

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

同。這個平衡態(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)過一段時間后必定達到

狀態(tài)分2類：平衡態(tài)、非平衡態(tài)。看一個實例：正在劇烈變化的狀態(tài)則是非平衡態(tài)。第1節(jié)熱力學系統(tǒng)和運動狀態(tài)三,平衡態(tài)與狀態(tài)參量這個不變化的狀態(tài)叫平衡態(tài)。

真空正在擴散達到不再變化的狀態(tài)實驗證明：一個不變的態(tài)。破壞?！?/p>

…

系統(tǒng)處于平衡態(tài)，有一組物理量集合表示這個平衡態(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，其壓強p、溫度T、質(zhì)量密度r、分子數(shù)密度n等都可用來確定這個平衡態(tài)，成為狀態(tài)參量。第1節(jié)熱力學系統(tǒng)和運動狀態(tài)三,平衡態(tài)與狀態(tài)參量

實驗表明:氣體3個物理量T、p、

V其它參量可以用方程

T=T(p,V)確定下來，這個方程叫狀態(tài)方程。以獨立的狀態(tài)參量為坐標所畫出的圖叫狀態(tài)圖。pVo12V1V2p2p1狀態(tài)圖上，一個點對應一個狀態(tài)。

狀態(tài)可以變化，有變化就有一個過程：從初態(tài)→末態(tài)的過程——熱力學過程（過程）。第1節(jié)熱力學系統(tǒng)和運動狀態(tài)四,熱力學過程、過程曲線

上面的抽掉中間隔板系統(tǒng)不能實現(xiàn)準靜態(tài)過程，但下面緩慢移動的氣缸中可以實現(xiàn)：真空最后的狀態(tài)開始的狀態(tài)中間態(tài)末態(tài)初態(tài)如中間狀態(tài)也是平衡態(tài)，則過程叫做準靜態(tài)過程。…

…

否則叫做非準靜態(tài)過程?！?/p>

…

無限緩慢的熱力學過程往往是準靜態(tài)熱力學過程不是準靜態(tài)準靜態(tài)熱力學過程的所有中間狀態(tài)都可在狀態(tài)圖上表示，第1節(jié)熱力學系統(tǒng)和運動狀態(tài)四,熱力學過程、過程曲線這些點連成一條曲線，叫熱力學過程曲線?！?/p>

…

pVo2V2p21V1p12個系統(tǒng)挨在一起，會交換熱，過段時間，熱交換停止，2系統(tǒng)狀態(tài)不再改變，2者達到新熱平衡。第1節(jié)熱力學系統(tǒng)和運動狀態(tài)五,溫度、熱力學第0定律

實驗證明：系統(tǒng)A、B與系統(tǒng)C接觸，且都與系統(tǒng)C達成熱平衡，則A、B也處于熱平衡——熱力學第0定律。熱力學第0定律是能夠進行溫度測量的依據(jù)。熱力學第0定律也是溫度定義的依據(jù)。第1節(jié)熱力學系統(tǒng)和運動狀態(tài)五,溫度、熱力學第0定律溫度的數(shù)字表示——溫標。溫標與測溫物質(zhì)有關(guān)。

以熱力學第二定律為基礎(chǔ)可定義一個與測溫物質(zhì)無關(guān)的溫標，它與攝氏溫標的關(guān)系為2個系統(tǒng)挨在一起，會交換熱，過段時間，熱交換停止，2系統(tǒng)狀態(tài)不再改變，2者達到新熱平衡。

實驗證明：系統(tǒng)A、B與系統(tǒng)C接觸，且都與系統(tǒng)C達成熱平衡，則A、B也處于熱平衡——熱力學第0定律。熱力學第0定律是能夠進行溫度測量的依據(jù)。熱力學第0定律也是溫度定義的依據(jù)。

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

理想氣體(perfectgas)是最簡單的熱力學系統(tǒng)。

理想氣體有3個狀態(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個量之間滿足一個方程其中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)太陽為一密度均勻的氫氣體球，如果已知其中心壓強為1.