热力学平衡的基本概念VIP免费

太原理工大学物理系李孟春编写由大量分子或原子组成的宏观物体，称为热力学系统。热力学系统外的物体称外界。第二篇热学对象的特征：大量无规运动的粒子组成。一、热学研究对象及内容1.对象热现象：物质中大量分子热运动的集体表现。热学研究与热现象有关的性质和规律。2.内容太原理工大学物理系李孟春编写二、热学的研究方法以实验事实为基础，从能量的观点研究热现象的宏观特性和规律。从物质的微观结构出发，用统计平均的方法，研究热现象及规律的微观本质。3.宏观方法和微观方法的关系相辅相成、互相补充。1.宏观描述方法---热力学方法2.微观描述方法---统计物理方法太原理工大学物理系李孟春编写一气体状态参量§4-1热力学平衡的基本概念表示系统有关特性的物理量叫状态参量.描述气体系统的状态参量有:体积V,压强P,温度T.1.体积V气体分子无规则热运动能达到的空间称为气体的体积.容器中的气体的体积就是容积.在SI中,单位是立方米.2.压强P大量气体分子与器壁碰撞,器壁单位面积所受的正压力.太原理工大学物理系李孟春编写3.温度表征气体热运动剧烈程度的物理量.在SI中,单位:帕斯卡(pa)1pa=1N·m-21atm=1.013105pa=760mmHg温度的数值表示叫温标.9325ooFtFtC（）（）摄氏温标与华氏温标的关系15.273Tt摄氏温标与热力学温标的关系太原理工大学物理系李孟春编写二平衡态热力学状态平衡态非平衡态只有在系统处于平衡态的条件下，状态参量才有确定的数值和意义。在没有外界影响的情况下，系统各部分的宏观性质可以自发地发生变化的状态。在没有外界影响的情况下，系统各部分的宏观性质长时期不发生变化的状态。1引入平衡态概念的必要性太原理工大学物理系李孟春编写2平衡条件一定质量的气体，如果满足与外界无能量交换，内部无化学反应、依靠分子热运动可以使气体内各部分达到：密度均匀、温度T均匀、压强P均匀核反应的条件，平衡态是理想化模型，我们研究平衡态的热学规律.此时,气体的状态参量不再随时间变化,这样的状态就是平衡态.太原理工大学物理系李孟春编写平衡态时宏观量不随时间改变，如压强P恒定,但不能保证任何时刻大量分子撞击器壁的情况完全一样,称为涨落现象，分子数越多，涨落就越小。箱子两侧粒子数不可能严格相同，这里的偏差也就是涨落.处在平衡态的大量分子永远进行热运动，由于碰撞，每个分子的速度不断改变，但系统的宏观量不随时间改变——动态平衡.箱子假想分成两相同体积的部分,达到平衡时,两侧粒子有的穿越界线,但两侧粒子数相同.三动态平衡与涨落太原理工大学物理系李孟春编写1热平衡:两物体通过热接触，经很长时间后达到的宏观性质不再变化的状态称为热平衡态。四热力学第零定律热力学第零定律为温度概念的建立提供了实验基础,互为热平衡的物体之间必存在一个相同的宏观特征，即相同的温度.太原理工大学物理系李孟春编写五状态方程状态参量在平衡态下有确定的数值和意义，那么不同状态参量之间有什么关系？以理想气体为例，状态参量有p、V、T，由实验测得，P、V、T三者有关系：0),,(VpTf一般地，一个热力学系统达到平衡态时，其状态参量之间满足的函数关系称为该热力学系统的状态方程.1状态方程的概念气体的状态方程太原理工大学物理系李孟春编写玻意耳-马略特定律PV=constant盖—吕萨克定律V/T=constant查理定律P/T=constantT不变P不变V不变2理想气体的状态方程理想气体的实验定律温度较高、压强较小、密度较小的气体—理想气体太原理工大学物理系李孟春编写一定量的理想气体，在平衡状态下，状态参量P、V、T的关系可以由三条实验定律导出)(恒量CTPV1mol的理想气体在标准状态下，所占的体积为22.4升.太原理工大学物理系李孟春编写质量为M的气体，在标准状态下的状态参量PaatmP501001325.11KT15.2730330104.22mMMVmolmolmolMMRMMTVPC31.8000RTMMPVmolJ/K.mol31.8R普适气体恒量太原理工大学物理系李孟春编写另一种常用形式系统内有N个分子每个分子质量mNmMmNMAmolmol10023623/.NATNRVNPAnkTP常用形式气体质量气体的摩尔质量由理想气体状态方程RTMMPVmol太原理工大学物理系李孟春编写nkTPVNnANRk分子数密度J/K1038.123J/K.mol318.R玻耳兹曼常数理想气体状态方程的两种形式RTMMPVmol