01热力学系统平衡态理想气体状态方程
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热力学系统 平衡态 理想气体的状态方程
(第七章第1节)
1
一、热力学系统 平衡态
热力学系统（系统）：在给定范围内，由大量微观 粒子所组成的宏观客体。 对系统的研究可从宏观和微观两方面进行。 在这一章里，我们只研究处于平衡态的系统。
热力学平衡态：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。
2.理想气体的状态方程
对于一定量的气体，在平衡态下，如果忽略重力的 作用，可以用体积V、压强P、温度T来描述它的状态。
气体状态方程：表征气体平衡态的三个状态参量T、 V、 和P之间存在着的函数关系。
理想气体处于热平衡态下时，PV M RT RT
各状态参量之间的关系：
M mol
3
理想气体状态方程：PV M RT RT
N
7.901022
7
摩尔质量
5.普适气体恒量 R
R 8.31 J mol -1 k -1 M
M mol
5
3.理想气体状态方程的变形
理想气体状态方程：PV RT M RT
M mol
分子的质量为 m，分子数为 N，气体质量：M Nm
Biblioteka Baidu
摩尔质量：M mol N Am, NA为阿伏加德罗常数，N A 6.022 10 23
衡后，容器A中的气压为 1.08 大气压，A中气体的
分子数为7.901022 个。
解：设两容器中的分子总数为N，根据气体状态方程则有
N
初态时 P0 (VA VB ) kT0 (1)
末态时
P
NA VA
k TA
(2)
P
N
- NA VB
k TB
(3)
联立解得
P 1.08(atm)
NA
1 2
国际单位：米3，m3 常用单位：升，l 1m 3 103 l
4
3.温度T
PV M RT RT
从热学角度描写气体状态的物理量。
M mol
国际单位：绝对温标 T 开，k T t 273 .15
常用单位：摄氏温标 t 度， C
4.摩尔数 M
M mol
气体质量
单位：摩尔，mol
各物理量的含义：
M mol
1.压强P—单位面积的压力。P F
S
从力学角度描写气体状态的物理量。
国际单位：牛顿/米2，N·m-2, 帕（Pa）
常用单位：大气压，atm 1atm 1.013 105 Pa
2.体积 V----气体分子活动的空间体积。
从几何角度描写气体状态的物理量。
对于理想气体分子大小不计，分子活动的空间 体积就是容器的体积。
P M VM mol
RT Nm RT VN Am
N V
R T
NA
nkT
理想气体状态
令:
n
N V
分子数密度
P nkT
方程的变形
k R 1.3810-23 J / k 玻尔兹曼常数
NA
6
例：如图，两容积不变、导热的容器A、B,
容积分别为VA=3.73升、VB=2.73升,用绝热 细管连通,在27℃时两容器内气压均为1大 气压。今把A置于沸水中,B置于0℃的冰中,则达到热平
热力学平衡态是一种动态平衡，称之为热动平衡。
平衡态是系统宏观状态的一种特殊情况。
确定平衡态的宏观性质的量称为状态参量。 常用的状态参量有四类：几何参量、力学参量、化
学参量和电学参量。
2
二、理想气体的状态方程
1.理想气体
理想气体：在任何情况绝对遵守玻意耳—马略特定律、 盖—吕萨克定律和查理定律这三条实验规律的气体。
(第七章第1节)
1
一、热力学系统 平衡态
热力学系统（系统）：在给定范围内，由大量微观 粒子所组成的宏观客体。 对系统的研究可从宏观和微观两方面进行。 在这一章里，我们只研究处于平衡态的系统。
热力学平衡态：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。
2.理想气体的状态方程
对于一定量的气体，在平衡态下，如果忽略重力的 作用，可以用体积V、压强P、温度T来描述它的状态。
气体状态方程：表征气体平衡态的三个状态参量T、 V、 和P之间存在着的函数关系。
理想气体处于热平衡态下时，PV M RT RT
各状态参量之间的关系：
M mol
3
理想气体状态方程：PV M RT RT
N
7.901022
7
摩尔质量
5.普适气体恒量 R
R 8.31 J mol -1 k -1 M
M mol
5
3.理想气体状态方程的变形
理想气体状态方程：PV RT M RT
M mol
分子的质量为 m，分子数为 N，气体质量：M Nm
Biblioteka Baidu
摩尔质量：M mol N Am, NA为阿伏加德罗常数，N A 6.022 10 23
衡后，容器A中的气压为 1.08 大气压，A中气体的
分子数为7.901022 个。
解：设两容器中的分子总数为N，根据气体状态方程则有
N
初态时 P0 (VA VB ) kT0 (1)
末态时
P
NA VA
k TA
(2)
P
N
- NA VB
k TB
(3)
联立解得
P 1.08(atm)
NA
1 2
国际单位：米3，m3 常用单位：升，l 1m 3 103 l
4
3.温度T
PV M RT RT
从热学角度描写气体状态的物理量。
M mol
国际单位：绝对温标 T 开，k T t 273 .15
常用单位：摄氏温标 t 度， C
4.摩尔数 M
M mol
气体质量
单位：摩尔，mol
各物理量的含义：
M mol
1.压强P—单位面积的压力。P F
S
从力学角度描写气体状态的物理量。
国际单位：牛顿/米2，N·m-2, 帕（Pa）
常用单位：大气压，atm 1atm 1.013 105 Pa
2.体积 V----气体分子活动的空间体积。
从几何角度描写气体状态的物理量。
对于理想气体分子大小不计，分子活动的空间 体积就是容器的体积。
P M VM mol
RT Nm RT VN Am
N V
R T
NA
nkT
理想气体状态
令:
n
N V
分子数密度
P nkT
方程的变形
k R 1.3810-23 J / k 玻尔兹曼常数
NA
6
例：如图，两容积不变、导热的容器A、B,
容积分别为VA=3.73升、VB=2.73升,用绝热 细管连通,在27℃时两容器内气压均为1大 气压。今把A置于沸水中,B置于0℃的冰中,则达到热平
热力学平衡态是一种动态平衡，称之为热动平衡。
平衡态是系统宏观状态的一种特殊情况。
确定平衡态的宏观性质的量称为状态参量。 常用的状态参量有四类：几何参量、力学参量、化
学参量和电学参量。
2
二、理想气体的状态方程
1.理想气体
理想气体：在任何情况绝对遵守玻意耳—马略特定律、 盖—吕萨克定律和查理定律这三条实验规律的气体。