第五章气体动理论
7/17/2018
吉林大学物理教学中心
热学(heat):研究物质热现象及热运动规律的学科。
研究对象:由大量分子、原子组成的物体或物体系的热运动形态,以及热运动和其它运动形态之间的转化规律。
研究方法:
热力学(thermodynamics):根据对宏观热现象的直接观察和试验,总结得出所遵从的规律;
气体动理论(ic theory of gasas):通过微观粒子运动与宏观热现象之间的内在联系,研究宏观物体的热性质,揭示热现象的微观本质。
热学概述
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热运动的基本概念理想气体
气体动理论的基本观点
(1)宏观物体是由大量微粒子(分子或原子)组成。
(2)物体内的分子处在无规则的热运动中,其激烈程度与物体的温度有关。
(3)分子间存在一定的作用力。
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二、统计平均值和平衡态
1、算术平均值
2、统计平均值
系统宏观量是相应微观量统计平均值。
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3、平衡态
一个系统在不受外界影响的条件下,如果它的宏观性质不再随时间变化,我们就说这个系统处于热力学平衡态。平衡态是系统宏观状态的一种特殊情况。
非平衡态
平衡态
说明:1)理想状态。2)动态平衡。
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气体的状态参量:
(1)体积V(volume):通常是指组成系统的分子活动的范围。也就是盛气体容器的容积。与气体本身体积总和是完全不同的。
单位:米3(m3)
(2)压强P(pressure):是指气体对容器壁单位面积上产生的垂直压力,与分子热运动的频繁程度和剧烈程度有关。
单位:帕斯卡(Pa)
(3)温度T(temperature):宏观上表现为冷热程度,而微观上它表示的是分子热运动的剧烈程度。
科学的温度概念是建立在热平衡概念的基础上的。
单位:热力学温标——开尔文(K)
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热力学第零定律
(Zeroth Law of Thermodynamics)
两个系统处于热平衡时,具有某种共同的宏观性质,称之为温度。
热平衡状态形成
实验表明:
系统A和系统B分别与系统C的同一状态处于热平衡,那么A与B接触时,它们也必定处于热平衡。
——热力学第零定律
温度的数值表示法称为温标(thermometric scale)
摄氏温标t与热力学温标T(K)的关系是
t=T- (℃)
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热力学第三定律
热力学零度(绝对零度)是不能达到的。
用状态参量来描述气体平衡态。
气体平衡态的描述
描述单个粒子运动状态的物理量称为微观量(microscopic quantity),如质量、位置、动量、能量等,相应的用微观量描述的系统状态,称为微观态;描述系统整体特性的可观测物理量称为宏观量(macroscopic quantity),如温度、压强、热容等,相应的用一组宏观量描述的系统状态,称为宏观态。
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