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1、一般物理教程熱學(xué)、兩元?dú)w北師范大學(xué)、1.4物態(tài)方程、1.4.1物態(tài)方程(equation of States)牙齒均衡狀態(tài)的系統(tǒng),只要系統(tǒng)處于一定均衡狀態(tài),系統(tǒng)的熱力學(xué)參數(shù)也同時(shí)確定。無(wú)論系統(tǒng)狀態(tài)如何變化,給定系統(tǒng)在平衡狀態(tài)的各熱力學(xué)參數(shù)之間都有明確的函數(shù)關(guān)系。我們將處于平衡狀態(tài)的某種物質(zhì)的熱力學(xué)參數(shù)(如壓力、體積和溫度)之間滿足的函數(shù)關(guān)系稱為物質(zhì)的物態(tài)方程或狀態(tài)方程。例如,化學(xué)純氣體、液體和固體的溫度Ti可以分別表示為壓力pi和摩爾體積Vi,m。其中I分別代表氣體、液體和固體。分別描述氣體、液體、固體的物態(tài)方程。事實(shí)上,不僅限于氣體、液體和固體三種茄子情況。某些系統(tǒng)的溫度可能會(huì)隨著物理量的變

2、化而變化,即使V,P不變。例如,拉伸金屬會(huì)提高導(dǎo)線的溫度。此時(shí)線材的壓力和體積保持不變,但長(zhǎng)度L和內(nèi)部應(yīng)力F均增加,線材的溫度T為F,L的函數(shù)。f(F,L,T )=0牙齒式稱為拉伸線材的物態(tài)方程式。其他各種物態(tài)方程也可能存在。物態(tài)方程都含有溫度T。物態(tài)方程往往是理論和實(shí)驗(yàn)相結(jié)合的方法確定的徑向試驗(yàn)公式。1.4.2體膨脹系數(shù)、壓縮系數(shù)、壓力系數(shù)、熱膨脹現(xiàn)象、(1)體膨脹系數(shù)、壓縮系數(shù)、壓力系數(shù)狀態(tài)方程式有三個(gè)茄子變數(shù)。等溫壓縮系數(shù)必須大于0,因此有減號(hào)。(2)體膨脹系數(shù)表示壓力不變條件下單位溫度變化引起的體積相對(duì)變化。物體有三維結(jié)構(gòu),所以體積變大必須伴隨流線的增加。牙齒特性用線膨脹系數(shù)表示。各向

3、同性物質(zhì),即各個(gè)方向的物理性質(zhì),都是相同的物質(zhì)。對(duì)于一次近似,體膨脹系數(shù)和線膨脹系數(shù)之間存在以下關(guān)系(3)相對(duì)壓力系數(shù)V:單位溫度變化引起的壓力的相對(duì)變化物質(zhì)系統(tǒng)物態(tài)方程的精確表達(dá)往往很復(fù)雜。在熱學(xué)宏觀理論中,只能通過(guò)實(shí)驗(yàn)測(cè)量化學(xué)純物質(zhì)系統(tǒng)的物態(tài)方程。通過(guò)測(cè)量等溫壓縮系數(shù)、體脹系數(shù)、相對(duì)壓力系數(shù),最后通常得到水狀態(tài)方程,(2)熱膨脹現(xiàn)象巖石加熱后急劇冷卻,在強(qiáng)烈收縮過(guò)程中巖石可能出現(xiàn)裂紋。2000多年前建成的都江堰水利工程(現(xiàn)在的世界文化遺產(chǎn))用這種方法削山開河,熱膨脹也是引起巖石侵蝕的因素。白天和晚上的氣溫變化,冬天或夏天氣候突然變冷,熱膨脹變冷,巖石就會(huì)裂開。巖石風(fēng)化,有些最終變成沙漠。熱

4、膨脹的照片,1.(a)氣體的實(shí)驗(yàn)定律只要在足夠大的溫度壓力變化范圍內(nèi)進(jìn)行比較細(xì)致的研究,就可以發(fā)現(xiàn)氣體的物態(tài)方程相當(dāng)復(fù)雜,與氣體遵循的定律也不同。但是壓力為零,多種氣體在物態(tài)方程中的差異消失,氣體遵循的規(guī)律也變得簡(jiǎn)單。我們把牙齒壓力牙齒為零的處于極限狀態(tài)的氣體稱為理想氣體。將各種氣體的pV與P變化實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)一起繪制成曲線。如圖中所示,當(dāng)T保持不變時(shí),徐璐其他氣體的pV與P0一起朝向相同的限制,即pV=C。這是1662年英國(guó)科學(xué)家博伊爾和法國(guó)科學(xué)家馬約特在1662年。(a)理想氣體狀態(tài)方程,如果1摩爾氣體的常數(shù)為R,則pVm=RT表達(dá)式的R=8.31Jmol-1K-1稱為普適氣體常數(shù)。如果氣體不是

5、1mol牙齒,而是質(zhì)量M,則氣體摩爾的質(zhì)量是Mm,m/Mm是氣體物質(zhì)的量(即摩爾數(shù)),pVm=(m/Mm)RT就是理想氣體物態(tài)方程。能嚴(yán)格滿足理想氣體物態(tài)方程的氣體稱為理想氣體,這是宏觀上對(duì)理想氣體的定義。從玻意耳定律、查理定律、蓋魯薩克定律中可以看出,有一定的理想氣體、1.4.3混合理想氣體物態(tài)方程。如圖所示,在P0中,各種氣體之間的差異已經(jīng)出現(xiàn)。這表明,只要?dú)怏w能滿足理想氣體條件,無(wú)論它是什么化學(xué)成分,理想氣體物態(tài)方程仍然適用。如果氣體由1摩爾A種氣體、2摩爾B種氣體等N種理想氣體混合組成,則混合體的總壓力P和混合氣體的體積V、溫度T之間必須存在以下關(guān)系:pV=(v1 v2 vn)RT稱為

6、混合理想氣體狀態(tài)方程式。牙齒食用式的p1,p2,pn分別將其他氣體排出容器后,只留下I (i=1,2,N)類氣體的壓力,稱為I型氣體的分壓,稱為混合理想氣體分壓定律。這是英國(guó)科學(xué)家道爾頓。它和理想氣體方程一樣,只有在壓力牙齒為零的情況下才能準(zhǔn)確成立。例1容積為10l的瓶子里儲(chǔ)存著氫,因開關(guān)損壞而漏出空氣,溫度為7.0時(shí)氣壓計(jì)讀數(shù)為50atm,隨著時(shí)間的推移溫度上升到17,氣壓計(jì)讀數(shù)保持不變,問(wèn)有多少氫漏出來(lái)了。(阿爾伯特愛因斯坦,美國(guó)電視電視劇,氣壓計(jì),氣壓計(jì),氣壓計(jì),氣壓計(jì),氣壓計(jì)),解釋:T1=280K,P1=50安tm時(shí)集裝箱內(nèi)氫氣的質(zhì)量為T2今天打開活塞,漏了一些水銀,所以開管內(nèi)的水銀下降了H,問(wèn)封閉管內(nèi)的水銀面下降了多少。據(jù)悉,原封閉管內(nèi)的水銀面將空

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