第3章气体动理论§3.1平衡态温度状态方程§3.2理想气体压
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在状态图中，一条光滑的曲 线代表一个由无穷多个平衡态 所组成的变化过程，如右图所 示。 Ｐ
AP ,V1, T1 1
BP2 , V2 , T2 曲线上的箭头表示过程进 ０ Ｖ 行的方向。 由于非平衡态不能用一组确切的状态参量来描述，因此在 状态图中，非平衡态过程也就无法找到相应的过程曲线与之 11 对应。 首 页 上 页 下 页退 出
※ 处于热平衡态时，系统的宏观属性具有确定的值。因此 可以用一些确定的物理量来表征系统的这些宏观属性。用来 描写热平衡态下各种宏观属性的物理量叫系统的宏观参量。
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我们可以从这些参量中，选取不多的相互独 立的几个物理量作为描述系统热平衡态的参量， 叫系统的状态参量。 主要的参量有：几何参量，力学参量，热学 参量， 化学参量，电磁参量; 体积V，压强P，热 力学温度 T，摩尔数v。
攝氏温标：液体（酒精或汞）—液柱高度随温度 的变化—纯水的冰点为0℃；汽点为100℃
３、热力学温标
一种与测温质和测温特性无关的温标。开尔文（lord Kelvin）在热力学第二定律的基础上建立了这种温标，称热 力学温标。 规定水的三相点（水，冰和水蒸汽平衡共存的状态）为 273.16K。 由热力学温标可导出摄氏温度 Ｔ＝t+２７３.１５
系统在热平衡时，系统内任一宏观Fra Baidu bibliotek元均处于力学平衡、 热平衡、相平衡中。 ※ 从微观的角度应理解为动态平衡态（热动平衡态）
※ 平衡态是一种理想概念 ※ 若在我们所讨论的问题中，气体活动的高度空间不是很 大，即重力加速度随高度的变化可以忽略，则在达到热力学平 衡态时，上述宏观量不仅是稳定的（指不随时间变化）还是均 匀的（即不随位置变化）。
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三、理想气体及其状态方程
1、理想气体 ρ不太大,P不太高, 三大实验定律所得结论理想化。 从宏观定义: 在室温下, 从微观定义: 忽略分子间作用力,分子间,分子与器壁间碰撞视为弹性碰撞。 2、理想气体的状态方程 热平衡态下，系统各个状态参量之间满足一定的关系，这样 的关系叫系统的状态方程 过程方程 克拉珀龙方程
3、理解气体分子能量按自由度均分原理，并会应用该 定理计算理想气体的定压热容、定容热容和内能。
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重点内容
1、理想气体的微观模型，理想气体状态方程；理想气 体的压强公式；温度的统计解释；自由度。 2、理想气体的内能；麦克斯韦速率分布律。
难点内容
理想气体的压强公式；理想气体的内能；麦克斯韦 速率分布律。
§3.2 理想气体压强公式 一、理想气体分子的微观模型
1、分子可以看作质点（分子本身的线度与分子间平均距离
相比可忽略） 。
2、除碰撞外，分子之间，分子与器壁不计相互作用力。 则分子作匀速直线运动 3、分子间，分子与器壁间的碰撞是完全弹性的，遵守 动量和能量守恒定律。 即： 理想气体分子可看作彼此间无相互作用的遵守 经典力学规律的弹性质点。
M PV RT M mol
10
P V P V2 1 1 2 T1 T2
式中Ｒ是气体普适常量，在ＳＩ中 Ｒ＝8.31 (J· mol-1· K-1), Mmol是气体的摩尔质量。
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３、状态图（Ｐ－Ｖ图、Ｐ－Ｔ图、Ｖ－Ｔ图）
气体的平衡态除了可用一组状态参量来描述，还可用状态 图来表示，而一组状态参量在状态图中对应的是一个点。不同 的状态在状态图中对应点不同。
※ 温标的建立包括主要有三个要素：
其一、要选定一种合适物质（称测温质）的某一测温特性； 其二、规定测温质的测温特性与温度的依赖关系（线性）； 其三、选定温度的标准点（固定点），并把一定间隔的冷 热程度分为若干度。
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※选用不同的测温物质或不同的测温特性，测量同一系统所 得的温度数值，一般情况下并不完全相同。
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处在相互热平衡状态的系统必定拥有某一个共同的物理性 质(据有一个数字相等的状态函数），我们把描述系统这一共 同宏观性质的物理量（数字相等的状态函数）称为系统的温 度。 ２、温标 温度计 温标：是温度的标尺，为量度物体温度高低而对温度零点和 分度方法所做的一种规定──即温度的数值表示法。 温度计要能定量表示和测量温度，还需要建立温标 。
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§3.1平衡态 温度
状态方程
一、热力学系统 平衡态
1、（热力学）系统 由大量微观粒子（分子、原子等微观粒子）所组成的宏观 物体或系统。 ★ 热力学系统分类 根据系统与外界交换能量或物质的特点，可以分为三种： (1) 孤立系统－－与外界既无能量交换，又无物质交换的系统
※ 实际不存在，当外界影响可忽略时，宏观性质只有很小变化
(2) 封闭系统－－与外界只有能量交换，但无物质交换的系统 (3) 开放系统－－与外界既有能量交换，又有物质交换的系统 ２、平衡态 指在不受外界影响（或不变的）的条件下，系统的宏观性 4 质不随时间变化的状态 称热平衡态。
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第3章 气体动理论
§3.1
§3.2
平衡态
温度
状态方程
理想气体压强和温度
§3.2
§3.3
能量均分定理 理想气体内能
麦克斯韦分子速率分布定律
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基本要求
1、了解气体分子热运动的图像。理解理想气体的压强 公式和温度公式。通过推导气体压强公式，了解从提 出模型、进行统计平均、建立宏观量与微观量的联系 到阐明宏观量的微观本质的思想和方法。能从宏观和 统计意义上理解压强、温度、内能等概念。了解系统 的宏观性质是微观运动的统计表现。 2、了解麦克斯韦速率分布律及速率分布函数和速率分 布曲线的物理意义。了解气体分子热运动的三种速率。
二、温度 温标
１、温度概念 温度是表征物体冷热程度的宏观状态参量。 温度概念的建立是以热平衡为基础的。
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绝热壁
导热壁 A B
A
B
C A
C
B
A
B
如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，那么，这 两个系统彼此也处于热平衡。这个结论称热力学第零定律。
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AP ,V1, T1 1
BP2 , V2 , T2 曲线上的箭头表示过程进 ０ Ｖ 行的方向。 由于非平衡态不能用一组确切的状态参量来描述，因此在 状态图中，非平衡态过程也就无法找到相应的过程曲线与之 11 对应。 首 页 上 页 下 页退 出
※ 处于热平衡态时，系统的宏观属性具有确定的值。因此 可以用一些确定的物理量来表征系统的这些宏观属性。用来 描写热平衡态下各种宏观属性的物理量叫系统的宏观参量。
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我们可以从这些参量中，选取不多的相互独 立的几个物理量作为描述系统热平衡态的参量， 叫系统的状态参量。 主要的参量有：几何参量，力学参量，热学 参量， 化学参量，电磁参量; 体积V，压强P，热 力学温度 T，摩尔数v。
攝氏温标：液体（酒精或汞）—液柱高度随温度 的变化—纯水的冰点为0℃；汽点为100℃
３、热力学温标
一种与测温质和测温特性无关的温标。开尔文（lord Kelvin）在热力学第二定律的基础上建立了这种温标，称热 力学温标。 规定水的三相点（水，冰和水蒸汽平衡共存的状态）为 273.16K。 由热力学温标可导出摄氏温度 Ｔ＝t+２７３.１５
系统在热平衡时，系统内任一宏观Fra Baidu bibliotek元均处于力学平衡、 热平衡、相平衡中。 ※ 从微观的角度应理解为动态平衡态（热动平衡态）
※ 平衡态是一种理想概念 ※ 若在我们所讨论的问题中，气体活动的高度空间不是很 大，即重力加速度随高度的变化可以忽略，则在达到热力学平 衡态时，上述宏观量不仅是稳定的（指不随时间变化）还是均 匀的（即不随位置变化）。
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三、理想气体及其状态方程
1、理想气体 ρ不太大,P不太高, 三大实验定律所得结论理想化。 从宏观定义: 在室温下, 从微观定义: 忽略分子间作用力,分子间,分子与器壁间碰撞视为弹性碰撞。 2、理想气体的状态方程 热平衡态下，系统各个状态参量之间满足一定的关系，这样 的关系叫系统的状态方程 过程方程 克拉珀龙方程
3、理解气体分子能量按自由度均分原理，并会应用该 定理计算理想气体的定压热容、定容热容和内能。
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重点内容
1、理想气体的微观模型，理想气体状态方程；理想气 体的压强公式；温度的统计解释；自由度。 2、理想气体的内能；麦克斯韦速率分布律。
难点内容
理想气体的压强公式；理想气体的内能；麦克斯韦 速率分布律。
§3.2 理想气体压强公式 一、理想气体分子的微观模型
1、分子可以看作质点（分子本身的线度与分子间平均距离
相比可忽略） 。
2、除碰撞外，分子之间，分子与器壁不计相互作用力。 则分子作匀速直线运动 3、分子间，分子与器壁间的碰撞是完全弹性的，遵守 动量和能量守恒定律。 即： 理想气体分子可看作彼此间无相互作用的遵守 经典力学规律的弹性质点。
M PV RT M mol
10
P V P V2 1 1 2 T1 T2
式中Ｒ是气体普适常量，在ＳＩ中 Ｒ＝8.31 (J· mol-1· K-1), Mmol是气体的摩尔质量。
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３、状态图（Ｐ－Ｖ图、Ｐ－Ｔ图、Ｖ－Ｔ图）
气体的平衡态除了可用一组状态参量来描述，还可用状态 图来表示，而一组状态参量在状态图中对应的是一个点。不同 的状态在状态图中对应点不同。
※ 温标的建立包括主要有三个要素：
其一、要选定一种合适物质（称测温质）的某一测温特性； 其二、规定测温质的测温特性与温度的依赖关系（线性）； 其三、选定温度的标准点（固定点），并把一定间隔的冷 热程度分为若干度。
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※选用不同的测温物质或不同的测温特性，测量同一系统所 得的温度数值，一般情况下并不完全相同。
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处在相互热平衡状态的系统必定拥有某一个共同的物理性 质(据有一个数字相等的状态函数），我们把描述系统这一共 同宏观性质的物理量（数字相等的状态函数）称为系统的温 度。 ２、温标 温度计 温标：是温度的标尺，为量度物体温度高低而对温度零点和 分度方法所做的一种规定──即温度的数值表示法。 温度计要能定量表示和测量温度，还需要建立温标 。
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§3.1平衡态 温度
状态方程
一、热力学系统 平衡态
1、（热力学）系统 由大量微观粒子（分子、原子等微观粒子）所组成的宏观 物体或系统。 ★ 热力学系统分类 根据系统与外界交换能量或物质的特点，可以分为三种： (1) 孤立系统－－与外界既无能量交换，又无物质交换的系统
※ 实际不存在，当外界影响可忽略时，宏观性质只有很小变化
(2) 封闭系统－－与外界只有能量交换，但无物质交换的系统 (3) 开放系统－－与外界既有能量交换，又有物质交换的系统 ２、平衡态 指在不受外界影响（或不变的）的条件下，系统的宏观性 4 质不随时间变化的状态 称热平衡态。
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第3章 气体动理论
§3.1
§3.2
平衡态
温度
状态方程
理想气体压强和温度
§3.2
§3.3
能量均分定理 理想气体内能
麦克斯韦分子速率分布定律
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基本要求
1、了解气体分子热运动的图像。理解理想气体的压强 公式和温度公式。通过推导气体压强公式，了解从提 出模型、进行统计平均、建立宏观量与微观量的联系 到阐明宏观量的微观本质的思想和方法。能从宏观和 统计意义上理解压强、温度、内能等概念。了解系统 的宏观性质是微观运动的统计表现。 2、了解麦克斯韦速率分布律及速率分布函数和速率分 布曲线的物理意义。了解气体分子热运动的三种速率。
二、温度 温标
１、温度概念 温度是表征物体冷热程度的宏观状态参量。 温度概念的建立是以热平衡为基础的。
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绝热壁
导热壁 A B
A
B
C A
C
B
A
B
如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，那么，这 两个系统彼此也处于热平衡。这个结论称热力学第零定律。
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