热现象及理想气体
热学中的理想气体状态方程及其应用
热学中的理想气体状态方程及其应用热学是物理学中研究热现象的一门学科，而气体是热学中重要的研究对象之一。
理想气体状态方程是描述理想气体行为的基本方程，它对于理解气体性质以及应用于各个领域具有重要意义。
一、理想气体状态方程的推导理想气体状态方程是根据气体分子运动理论和实验观测得出的。
根据分子动理论，理想气体分子之间没有相互作用力，分子之间的碰撞是完全弹性碰撞的。
根据动理论，可以推导出理想气体状态方程。
对于一个理想气体，它的状态可以用物理量压强P、体积V和温度T来描述。
根据玻意耳-马略特定律，V与P的乘积在同一温度和相同的物质量情况下是固定的，即PV = 常数。
而根据查理-高斯定律，V与T的比值在同一压力和相同的物质量情况下也是固定的，即V/T = 常数。
结合这两个定律，可以得到理想气体状态方程PV = nRT，其中n是气体的摩尔数，R是理想气体常数。
二、理想气体状态方程的应用理想气体状态方程在热力学和工程学中有广泛的应用。
下面将介绍一些常见的应用。
1. 大气层的压缩和膨胀大气层的压缩和膨胀是气象学中常见的现象。
理想气体状态方程可以用来描述大气层中气体的状态变化。
通过测量气温、气压和体积，可以利用理想气体状态方程计算出气体的摩尔数以及其他热力学性质，帮助气象学家进行天气预测和气候研究。
2. 高空气球的升降高空气球是科学探测和气象观测的重要工具。
在高空气球中，气体会因为压强变化而产生膨胀或收缩，从而影响气球的浮力。
理想气体状态方程可以用来计算气球内气体的体积变化以及浮力的变化，帮助科学家和气象学家进行高空观测和实验。
3. 工业生产中的气体反应在工业生产中，很多反应过程都涉及气体的生成和消耗。
理想气体状态方程可以用来计算反应过程中气体的体积变化以及温度和压强的关系，从而控制反应过程和优化工艺。
例如，在合成氨的工业生产中，理想气体状态方程可以用来计算反应温度和气体压强之间的关系，从而确定最佳操作条件。
总之，理想气体状态方程是热学中的重要概念，它描述了理想气体行为的基本特性。
气体受热膨胀压强变化
气体受热膨胀压强变化一、引言气体受热膨胀是热力学中常见的现象，也是我们日常生活中经常遇到的情况。
当气体受到热量的作用时，其分子会运动加剧，从而使气体体积增大，压强减小。
本文将从气体受热膨胀的原理、实验方法和应用等方面进行详细介绍。
二、气体受热膨胀的原理1. 气体分子运动理论在物理学中，气体分子运动理论是描述气体物态及其性质的基础理论之一。
根据该理论，气体分子在高温下运动加剧，其中一部分能量转化为势能并推开容器壁，使得容器内压强增大。
2. 理想气体状态方程根据理想气体状态方程P·V=n·R·T（P为压强，V为容积，n为物质量，R为气体常数，T为温度），当温度升高时（n和V不变），压强会降低。
3. 水银柱法测压原理水银柱法测压是一种比较常见的测量气体压强的方法。
其原理是利用水银柱受大气压力作用而上升的高度来表示气体的压强大小。
当气体受到热量作用后，其压强会减小，从而导致水银柱高度下降。
三、实验方法1. 实验器材气缸、活塞、温度计、水银柱、毛细管等。
2. 实验步骤（1）将活塞置于气缸内，使得气缸内无空气。
（2）将温度计插入活塞中央，记录初始温度。
（3）加热活塞，并记录加热过程中的温度变化和水银柱高度变化。
（4）停止加热并记录最终温度和水银柱高度。
四、实验结果分析根据实验数据可以得到，随着温度升高，气体体积增大，压强减小。
这与理论预测相符合。
同时，实验数据也可以用来计算出该种气体的摩尔质量等相关物理量。
五、应用1. 工业生产中的应用在工业生产中，常常需要利用气体受热膨胀的原理来实现某些特定的目的，例如汽车发动机中的燃烧过程、空调中的制冷过程等。
2. 日常生活中的应用在日常生活中，气体受热膨胀也有着广泛的应用。
例如，温度计、汽车轮胎压力计等都是利用气体受热膨胀原理来实现测量或检测。
六、结论气体受热膨胀是一种普遍存在于自然界和人类社会中的现象。
通过实验可以得到其基本规律，并且在工业生产和日常生活中都有着广泛应用。
热力学中的理想气体状态方程和理想气体热容
热力学中的理想气体状态方程和理想气体热容热力学是研究物体的热现象以及其与其他形式能量之间相互转化和传递的学科。
在热力学中，理想气体是研究的重要对象之一。
理想气体状态方程和理想气体热容是描述理想气体性质的两个重要参数。
本文将从这两个方面来探讨理想气体的特性。
一、理想气体状态方程理想气体状态方程是描述理想气体状态的方程，它根据实验事实和理论假设推导而成。
理想气体状态方程的数学表达式为P V = n R T，其中P为气体的压强，V为气体的体积，n为气体的物质量，R为气体常数，T为气体的温度。
根据理想气体状态方程，我们可以推导出气体状态的三个重要参数之间的关系。
例如，在恒定物质量和温度的条件下，当气体的体积增大时，压强会降低；当气体的体积减小时，压强会增加。
这是因为理想气体状态方程中，压强和体积成反比关系。
理想气体状态方程还可以帮助我们计算气体的物质量或体积。
通过已知的参数，我们可以根据理想气体状态方程求解出未知的参数值。
理想气体状态方程的应用广泛，不仅在热力学中，也在化学、物理等学科中都有重要的应用。
二、理想气体热容理想气体热容是指单位质量理想气体在恒定压强下温度变化时所吸收或释放的热量。
理想气体热容可以分为定压热容（Cp）和定容热容（Cv）。
定压热容是指气体在压强恒定的条件下吸收或释放的热量与温度变化的比值。
定容热容是指气体在体积恒定的条件下吸收或释放的热量与温度变化的比值。
根据热力学原理，理想气体热容可以通过以下公式计算：Cp = (dQ/dT)pCv = (dQ/dT)V其中dQ表示吸收或释放的热量，dT表示温度的变化。
对于理想气体而言，Cp和Cv与温度无关，只与气体的物质量有关。
具体数值可以通过实验测定得到。
理想气体热容的性质决定了理想气体在热力学过程中的变化规律。
例如，在定压条件下，当气体吸收热量时，温度会升高，体积也会增大；当气体释放热量时，温度会降低，体积也会减小。
而在定容条件下，气体的体积保持不变，因此吸收或释放的热量全部转化为温度的变化。
热力学中的理想气体问题详解
热力学中的理想气体问题详解【热力学中的理想气体问题详解】热力学是一门研究物质热现象和能量转换的学科，而理想气体则是热力学中的重要概念之一。
本文将对热力学中理想气体问题进行详细解析，包括理想气体的特性、状态方程、理想气体过程、熵变等相关内容。
一、理想气体的特性理想气体是指在常温常压下，分子间相互作用力可以忽略不计的气体。
在理想气体中，分子之间不存在凝聚力和斥力，分子体积可以忽略不计。
根据热力学第一定律，理想气体的内能仅与温度有关，与体积无关。
二、理想气体的状态方程理想气体的状态方程通过描述气体的状态来揭示气体的特性。
最常用的状态方程为理想气体状态方程，即PV=RT。
其中，P表示气体的压强，V表示气体的体积，T表示气体的温度，R为气体常数。
三、理想气体的过程1. 等温过程等温过程是指在温度不变的条件下，气体发生的变化。
根据理想气体状态方程PV=RT，等温过程中，压强和体积成反比，即P1V1=P2V2。
等温过程中，气体对外界做功的绝对值等于热量的绝对值。
2. 绝热过程绝热过程是指在没有热量交换的条件下，气体发生的变化。
绝热过程中，理想气体的内能保持不变，即Q=0。
根据热力学第一定律，绝热过程中，气体对外界做的功等于内能的减少。
3. 等容过程等容过程是指在体积不变的条件下，气体发生的变化。
等容过程中，理想气体的状态方程变为P1/T1=P2/T2。
等容过程中，气体对外界做的功为零。
4. 等压过程等压过程是指在压强不变的条件下，气体发生的变化。
等压过程中，气体对外界做的功可以表示为W=P（V2-V1）。
等压过程中，气体对外界做的功等于热量的增加。
四、理想气体的熵变熵是热力学中描述系统混乱程度的物理量，也表示了系统的有序度。
理想气体的熵变可以通过以下公式计算：ΔS=nCvln(T2/T1)+nRln(V2/V1)。
其中，n表示气体的摩尔数，Cv表示气体的定容摩尔热容，R表示气体常数，T1和T2分别表示初始和最终温度，V1和V2分别表示初始和最终体积。
5第五章 理想气体的热力性质
气体常数 Rg[J/(kg.K)] 4124.0 2077.0 518.3 488.2 461.5 296.8 188.9 259.8 287.0
不同物量下理想气体的状态方程式及应用
方程式
物量 1 kg 理想气体 m kg 理想气体 方程应用
p1v1 p 2 v2 T1 T2
pv RT pV mRT pVM RMT pV nRMT
1000 ( 1) 1.013 105 1.0 28 pVM m 760 2.658kg RmT 8.3143 1000 293.15
例5-1 已知氧气瓶的容积 V 40L ，瓶内氧气温度为 20℃，安装在瓶上的压力表指示的压力为15Mpa，试求 瓶内氧气的质量是多少？ 解： pV m RT
Cm
c′
J/(kmol· K)或 kJ/(kmol· K)
J/(Nm3· K)或Kj/(Nm3· K)
二、影响比热的因素
• 1、气体的比热与气体性质有关 一般的，气体的原子数越多， 比热越大。
• 2、气体的比热与过程特性有关 一定物量的物质在吸收或放出热量时，其温度变化的大 小取决于工质的性质、数量和所经历的过程。经验表明，同 一种气体在不同条件下，如在保存容积不变或压力不变的条 件下加热，同样温度升高1K所需的热量是不同的。所以相应 有定压比热和定容比热。
定容加热与定压加热
• 3、气体的比热与状态参数有关 实际气体c＝f（t，p） 理想气体c＝f（t） 一般的，比热随温度的升高而增大，温度变化范围越大， 比热变化越大。如图曲线AB
真实质量比热c＝dq/dt
c
c=a+bt+ct-2+d2┉
B A 2
q 平均质量比热 2 cm1 t2 t1
热力学中的理想气体与分子运动
热力学中的理想气体与分子运动热力学是研究物质热现象和能量转化规律的科学，它对于我们了解自然界中诸多现象具有重要作用。
其中，理想气体的热力学性质以及分子运动理论是热力学的重要组成部分。
本文将深入探讨热力学中的理想气体与分子运动。
首先，我们来了解一下什么是理想气体。
理想气体是指分子间相互作用可以被忽略的气体。
它有一些特性，如无体积、无内聚力以及无吸引力。
在理想气体中，分子之间的碰撞是完全弹性的，因此理想气体也被称为弹性气体。
一个重要的热力学性质是理想气体的状态方程。
对于理想气体，我们有一个简化的状态方程，即理想气体状态方程：PV = nRT。
其中，P是气体的压力，V是气体的体积，n是气体的物质量，R是气体的摩尔气体常数，T是气体的温度。
这个方程表明，当其他变量不变时，气体的压力和体积成反比例关系。
这个方程对于理想气体的研究具有重要的理论和实际意义。
然而，理想气体状态方程只是对理想气体热力学性质的一种简化描述。
为了更好地理解理想气体的性质，我们需要借助于分子运动理论。
分子运动理论认为，气体是由大量微观粒子（分子或原子）组成的，它们不断地以高速运动并不断地碰撞。
这种微观粒子的运动导致了宏观性质的表现。
根据分子运动理论，气体分子的热运动可以用速率分布函数描述。
速率分布函数是描述气体分子速度的概率密度函数，它告诉我们不同速度的分子在气体中的相对比例。
根据热力学，我们可以得到分子运动理论中的麦克斯韦速率分布定律，它指出在一个温度为T的气体中，不同速度的分子数密度与速度的平方成正比。
分子运动理论不仅可以解释气体的热力学性质，还可以解释气体的输运性质。
例如，当我们将一个容器内的气体加热时，容器内的气体分子会加速运动，并且与容器壁碰撞。
这种碰撞会导致气体分子的动量传递给容器壁，从而产生气体的压力。
这就是热力学中所定义的压力。
此外，分子运动理论也可以解释理想气体的温度。
根据分子运动理论，温度实际上是分子平均动能的度量。
理想气体功与热
理想气体功与热理想气体的功与热理想气体是理想物体的一种模型，它具有一定的特性和性质。
理想气体模型假设气体分子之间无相互作用力，气体分子的大小可以忽略不计，并且分子之间的碰撞是完全弹性的。
在这个模型中，理想气体的压强与体积、温度之间存在着一定的关系，这关系可以用气体状态方程来表示。
在研究理想气体的性质时，功和热是非常重要的概念。
首先，我们来看一下理想气体的功。
在物理学的基本原理中，功可以定义为力在物体上所做的功。
而在理想气体中，气体分子之间的相互作用力可以忽略不计，所以理想气体不存在分子间的相互作用力。
因此，理想气体在压缩或膨胀过程中所做的功只来自外力的作用。
根据功的定义，可以推导出理想气体做功的表达式为：功等于外力与气体的体积变化之积。
在理想气体中，气体的体积可以通过改变气体的压强来实现。
假设气体在外力作用下发生了体积变化，那么根据气体状态方程可以得到气体的初末体积与压强的关系。
结合功的定义，可以得到理想气体作功的表达式为：W = PΔV，其中W表示气体所作的功，P表示气体的压强，ΔV表示气体的体积变化。
接下来，我们来探讨一下理想气体的热。
热是一种能量的传递方式，是因为温度差而发生的能量传递。
在理想气体中，气体的温度可以通过加热或冷却气体来实现。
当理想气体被加热时，气体分子的动能增加，分子之间的平均距离也会增大，从而导致气体的压强增加。
根据气体状态方程，可以得到理想气体的温度与压强成正比的关系。
即温度升高，压强也会随之增加。
从热的角度来看，理想气体的热可以用热量的传递方式来表示。
当气体被加热时，热量从热源传递到气体中，使得气体的温度升高，从而引起气体分子的运动加速。
在理想气体中，热的传递方式可以通过气体的热容来表示。
热容可以定义为单位质量或单位摩尔物质在温度变化下所吸收或放出的热量。
热容分为常压热容和常容热容两种情况。
常压热容指在恒定压强下，气体单位质量或单位摩尔物质的温度变化所吸收或放出的热量。
高中物理备课参考 理想气体的状态方程 气体热现象的微观意义
第八章第3、4节 理想气体的状态方程 气体热现象的微观意义1.理想气体：（1）定义：在任何温度、压强下都严格遵守气体实验定律的气体。
（2）理想气体是从实际中抽象出来的物理模型，实际中不存在。
但在温度不太低，压强不太大的情况下，可把实际气体看作是理想气体。
2.理想气体的状态方程：(a ）状态方程：＝或＝C(b ）气体实验定律可看作是状态方程的特例：当m 不变，T1＝T2时 p1V1＝p2V2 玻意耳定律当m 不变，V1＝V2时 ＝ 查理定律当m 不变，p1＝p2时 ＝ 盖·吕萨克定律(c ）推广：气体密度与状态参量的关系；由此可知，气体的密度与压强成正比，与热力学温度成反比。
3.气体分子运动的特点：（1）气体分子的微观模型：气体分子可看作没有相互作用力的质点，气体分子间距大（约为分子直径的10倍），分子力小（可忽略）所以气体没有一定的形状和体积。
（2）气体分子运动的统计规律：①统计规律：大量偶生事件整体表现出来的规律叫统计规律②气体分子沿各个方向运动的机会（几乎）相等③大量气体分子的速率分布呈现中间多（具有中间速率的分子数多）两头少（速率大或小的分子数目少）的规律4.气体压强的微观解释：（1）气体的压强是大量分子频繁的碰撞容器壁而产生的（2）影响气体压强的两个因素：①气体分子的平均动能，从宏观上看由气体的温度决定②单位体积内的分子数，从宏观上看是气体的体积5.理想气体的内能仅由温度和气体质量决定，与体积无关。
因其分子间无相互作用力6. 对气体实验定律的微观解释：（n0为单位体积内的分子数，为分子平均动能） 111T V p 222T V p T V p 11T p 22Tp 11T V 22T V k E【例1】一定质量的理想气体被一绝热气缸的活塞封在气缸内，气体的压强为p0．如果外界突然用力压活塞，使气体的体积缩小为原来的一半，则此时压强p的大小为[ ]A．p＜2p0 B．p＝2p0C．p＞2p0 D．无法判断【答案】正确答案为C【小结】气体被绝热压缩，其内能将会变大，相应的气体的温度会升高，所以绝热压缩的终状态的压强比同情况下等温压缩的终状态的压强大．【例2】如果使一个普通居室的室温升高一些，则室中空气的压强(设室外的大气压强不变)[ ]A．一定增大B．一定减小C．保持不变D．一定会发生变化【答案】正确答案是C【小结】一般说来普通居室是室内空气与室外空气相通的，温度升高，室内空气发生等压变化，气体温度升高，分子密度变小．【例3】密封容器中气体的压强[ ]A．是由气体受到重力产生的B．是由气体分子间的相互作用(吸引和排斥)产生的C．是大量气体分子频繁地碰撞器壁产生的D．当容器处于下落时将减小为零【解析】气体的压强是大量气体分子频繁地碰撞器壁产生的，与宏观运动没有直接关系．【答案】C【例4】有一医用氧气钢瓶，瓶内氧气的压强p＝5.0×106Pa，温度t＝27℃，求氧气的密度，氧气的摩尔质量μ＝3.2×10-2kg/mol．结果取两位有效数字．【解析】用克拉珀龙方程求解．也可以用取1mol的氧气在标准状态与此状态比较，求出此状态下的密度．【答案】略。
6-1平衡态 温度 理想气体状态方程
6–1平衡态 温度 理想气体状态方程 1 2、宏观状态和微观状态 、 （1）宏观描述 ）
第六章 气体动理论
宏观状态： 宏观状态：由大量微观粒子所组成的系统整体在 大范围内所体现的状态。 大范围内所体现的状态。 宏观量： 宏观量： 所有可观测的反映了大量分子的集体特 性的物理量， 性的物理量，称之为宏观 量。如：P、 、 V、T。 、 。
热力学
气体动理论
6–1平衡态 温度 理想气体状态方程 1
第六章 气体动理论
教学基本要求
了解气体分子热运动的图像 理解平衡态、 理解平衡态 一 了解气体分子热运动的图像 .理解平衡态、 平衡过程、理想气体等概念. 平衡过程、理想气体等概念 理解理想气体的压强公式和温度公式 理想气体的压强公式和温度公式， 二 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、 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， 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 . 能从宏观和微观两方面 理解压强和温度等概念 . 了解系统的宏观性质是微 观运动的统计表现 .
2 体积 V : 气体所能达到的最大空间（几何 气体所能达到的最大空间（ 描述） 描述）. 3 3 3 3 单位： 单位： 1m = 10 L = 10 dm 3 温度 T : 气体冷热程度的量度（热学描述）. 气体冷热程度的量度（热学描述 描述） 单位： 单位：温标 K 开尔文）. （开尔文） T = 273 + t
宏观量
实验经验总结， 给出宏观物体热现象的规律， 实验经验总结， 给出宏观物体热现象的规律， 从能量观点出发， 从能量观点出发，分析研究物态变化过程中热功转 换的关系和条件 . 特点 1）具有可靠性； ）具有可靠性； 2）知其然而不知其所以然； ）知其然而不知其所以然； 3）应用宏观参量 . ）
理想气体的状态方程 气体热现象的微观意义
理想气体的状态方程气体热现象的微观意义[学习目标]1、准确理解理想气体这个物理模型。
2、会推导理想气体的状态方程，并能够应用理想气体状态方程求解相应的题目和解释相关的现象。
3、了解统计规律及其在科学研究和社会生活中的作用。
4、知道分子运动的特点，掌握温度的微观定义。
5、掌握压强、实验定律的微观解释。
[自主学习]一、理想气体1、为了研究问题的方便，可以设想一种气体，在任何，我们把这样的气体叫做理想气体。
2、理想气体是不存在的，它是实际气体在一定程度的近似，是一种理想化的模型。
3、理想气体分子间，除碰撞外无其它作用力，从能量上看，一定质量的理想气体的内能完全由决定。
二、理想气体的状态方程1、内容：一定质量的理想气体在从一个状态变到另一个状态时，尽管P、V、T都可能改变，但是压强跟体积的乘积与热力学温度的比值保持不变。
2、方程：，。
3、推导：（两种方法）4、推论（1）一定质量的理想气体当状态变化过程中三个状态参量保持某一个参量不变时，就可以从理想气体状态方程分别得到（2）根据气体的密度ρ=m/V，可以得到气体的密度公式5、适用条件6、注意方程中各物理量的单位，温度必须用，公式两边中P和V单位必须，但不一定是国际单位。
三、气体分子运动的特点1、从微观的角度看，物体的热现象是由的热运动所决定的，尽管个别分子的运动有它的不确定性，但大量分子的运动情况会遵守一定的。
2、分子做无规则的运动，速率有大有小，由于分子间频繁碰撞，速率又将发生变化，但分子的速率都呈现的规律分布。
这种分子整体所体现出来的规律叫统计规律。
3、气体分子运动的特点（1）分子的运动杂乱无章，在某一时刻，向着运动的分子都有，而且向各个方向运动的气体分子数目都。
（2）气体分子速率分布表现出“中间多，两头少”的分布规律。
温度升高时，速率大的分子数目，速率小的分子数目，分子的平均速率。
4、温度是的标志。
用公式表示为。
四、气体压强的微观意义1、气体的压强是而产生的。
热力学定律、热和内能、理想气体的状态方程PPT文档(完整版)
(1)如果物体跟外界同时发生做功和热传递，那 么外界对物体所做的功W加上物体从外界吸收 的热量Q等于物体内能的增加ΔU，即 W＋Q＝ _Δ_U__________. (2)热力学第一定律的符号法则 ①功W>0，表示_外__界__对__系__统__做功；W<0，表 示_系__统__对__外__界__做功． ②热量Q>0，表示物体_吸__热；Q<0，表示物体 _放__热．
能量既不能凭空产生，也不能凭空消失，它只能从一种形式_____为另一种形式，或者从一个系统(物体)_____到另一个系统(物体)，在转化和转移的 过程中其_____不变.
能不可能全部变为电流的能．机械能可全部变为内能，而 【反思领悟】 理想气体状态发生变化的过程中，不仅满足理想气体状态方程，而且还满足能量守恒的定律．具体地要满足热力学第一定律．即满
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例2.根据热力学第二定律，下列判断正确的是( )
A．电流的能不可能全部变为内能
B．在火力发电机中，燃气的内能不可能全部变为电能 (2)“不产生其他影响”的涵义是指发生的热力学宏观过程只在本系统内完成，对周围环境不产生热力学方面的影响．如吸热、放热、做功等.
热力学第二定律的意义：揭示了有大量分子参与的宏观过程的方向性，是独立于热力学第一定律的一个重要自然规律． 物体对外界做了多少功，物体的内能就_____多少．
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【学法导引】 一、热力学第一定律的应用 1．物体的内能及内能的变化 (1)物体的内能是指物体内所有分子的平均动能和势能 之和．在微观上由分子数、分子热运动的剧烈程度和相 互作用力决定；宏观上体现为物体的温度和体积，因此 物体的内能是一个状态量．
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(2)理想气体的内能是指所有分子的平均动能之和,所以 一定质量理想气体的内能只与温度有关；温度升高，内 能增大；温度降低，内能减小. 2．做功和热传递在改变物体内能上是等效的，但是有 着本质的区别 (1)“等效”的意义可以理解为：在改变物体的内能上 可以起到同样的效果，即要使物体改变同样的内能，通 过做功或者热传递都可以实现，若不知道过程，我们无 法分辨出是做功还是热传递实现的这种改变．
大学热学知识点总结
大学热学知识点总结热学是物理学中的重要分支之一，主要研究热的传递、转化以及与物质的相互作用等现象。
在大学物理课程中，热学是必不可少的一部分。
本文将对大学热学的一些基本知识点进行总结，帮助读者更好地理解热学的概念和原理。
1.温度和热平衡温度是物体内部微观粒子运动状态的一种量化描述。
热平衡是指两个物体之间没有热量交换的状态。
热平衡的条件是两个物体的温度相等，达到热平衡后，它们的温度将保持不变。
2.热量和内能热量是物体之间由于温度差而传递的能量。
内能是物体内部微观粒子的总能量，包括宏观运动能、分子势能和分子动能等。
热量的传递是由于温度差引起的内能的传递。
3.热传导热传导是指物体内部热量的传递过程。
在热传导中，热量由高温区域传递到低温区域，直到两个区域的温度达到平衡。
热传导的速率取决于物体的导热性质、温度差和物体的几何形状等因素。
4.热容和比热容热容是物体吸收或释放单位温度变化时所需的热量。
比热容是单位质量物质所需的热量。
不同物质的比热容不同，比热容可以用来比较物质的热量储存能力。
5.热膨胀热膨胀是物体在受热时体积增大的现象。
物体受热后，内部粒子的振动增强，使物体的平均间距增大，从而导致物体的体积膨胀。
热膨胀的程度可以通过热膨胀系数来描述。
6.理想气体状态方程理想气体状态方程描述了理想气体的状态和性质之间的关系。
根据理想气体状态方程，气体的压强、体积和温度之间存在一定的比例关系。
理想气体状态方程可以用来计算气体的性质和状态变化。
7.热力学第一定律热力学第一定律是能量守恒定律在热学中的应用。
根据热力学第一定律，系统吸收的热量等于系统对外界做的功和系统内能的增加之和。
热力学第一定律可以用来分析热力学系统的能量转化和守恒。
8.熵和热力学第二定律熵是一个衡量系统无序程度的物理量。
根据热力学第二定律，熵在任何孤立系统内总是增加的。
热力学第二定律描述了自然界中热量传递的方向性和不可逆性。
9.热力学循环热力学循环是指在一定条件下气体或其他工质通过一系列热力学过程完成一定的功的循环过程。
热传递与理想气体的状态方程
热传递与理想气体的状态方程热传递（heat transfer）是热力学中的一个重要概念，指的是热量从一个物体或系统传递到另一个物体或系统的过程。
热传递在我们日常生活中无处不在，从太阳能供暖到炉灶的燃烧、食物的烹饪等等，都是热传递现象的实例。
热传递的三种方式包括导热、对流和辐射。
导热是指物体间的直接接触导致的热量传递，如将一个金属杆的一端放在火焰中，杆的另一端也会变热；对流是指热通过流体的流动而传递，比如风扇吹来的凉风能够降低室内的温度；辐射是指由于物体的温度差异而发生的热传递，比如地球接受到太阳的热量。
理想气体的状态方程描述了理想气体的行为。
理想气体是指其分子之间没有相互作用力，体积可以忽略不计的气体。
根据理想气体状态方程，气体的压力、体积和温度之间存在着一定的关系。
理想气体状态方程可以表示为PV = nRT，其中P为气体的压力，V为气体的体积，n为气体的摩尔数，R为气体常数，T为气体的绝对温度。
这个方程是根据实验结果得出的经验方程，并不适用于所有气体，只在一定条件下才成立。
根据理想气体状态方程，我们可以推导出很多气体的性质和行为。
比如，当温度不变时，压力和体积呈反比关系，即压力越大，体积越小；当压力不变时，温度和体积成正比关系，即温度越高，体积越大。
这些性质在热力学和工程领域中具有重要的应用，能够帮助我们理解和预测气体的行为。
除了理想气体状态方程，我们还可以用其他方程描述不同条件下气体的状态。
例如，在高压和低温下，理想气体状态方程不再适用，我们需要使用范德瓦尔斯方程（van der Waals equation）等修正方程来描述气体的行为；对于非理想气体，还有其他更复杂的状况方程可以使用。
这些方程可以更准确地描述气体的状态和性质，对于一些特殊的实际情况具有较高的适用性。
总结起来，热传递和理想气体状态方程是热力学和物理学领域中两个重要的概念。
热传递是热量从一个物体到另一个物体的传递过程，可以通过导热、对流和辐射等方式进行。
热学中的理想气体与热机知识点总结
热学中的理想气体与热机知识点总结热学作为物理学中的一个重要分支，研究了物体在热平衡状态下的热力学性质以及热现象的运动规律。
在热学的学习中，理想气体和热机是常见但又重要的两个概念。
本文将围绕这两个知识点，对其基本概念、特性和应用进行总结。
一、理想气体1. 基本概念理想气体是指在一定温度和压强下，分子之间没有相互作用力，且体积可以忽略的气体模型。
在理想气体中，分子间的碰撞是完全弹性的。
2. 特性（1）理想气体的状态方程：理想气体的状态可以由状态方程描述，即PV = nRT，其中P为气体的压强，V为体积，n为物质的物质量，R为气体常数，T为温度。
（2）理想气体的摩尔特性：在理想气体中，相同质量的不同气体的体积是相等的，同时体积与摩尔数成正比，即V/n = 常数。
3. 应用理想气体的概念与理想气体状态方程的应用广泛存在于许多领域，例如化学反应的计算、空气压缩与扩张等。
理解理想气体的特性和应用对于研究和应用热学知识具有重要意义。
二、热机1. 基本概念热机是能够将热能转化为机械能或做功的装置。
热机的工作原理是通过热传导、热对流或热辐射等方式，将热源的热能转移到工作物质上，使物质进行体积膨胀或压缩，从而带动机械装置运动。
2. 热机循环热机循环是指热机在工作过程中，经历了一系列的热量转化与能量转换步骤。
其中常见的几种热机循环包括Carnot循环、Otto循环和Rankine循环等。
这些循环通过控制热量的流动和转化，实现了热量向机械能的转化。
3. 热机效率热机效率是衡量热机工作性能的重要指标，可以通过热机输出功的比例与输入热量的比率来计算。
理想热机的效率由Carnot循环给出，其效率是最高的，可以用1-（热源温度/冷源温度）来计算。
4. 应用热机的应用广泛涉及到工业和能源领域，例如汽车发动机、蒸汽机、热电站等。
对于理解热机的工作原理和性能，可以优化和改进热能转化的过程，提高能源利用效率。
总结：热学中的理想气体和热机作为基本而重要的知识点，在物理学和工程技术中有着广泛的应用。
热学中的理想气体和非理想气体研究
热学中的理想气体和非理想气体研究热学是研究热现象和能量转化的一门科学。
在热学中，理想气体和非理想气体是常见的研究对象。
理想气体假设具有完全弹性碰撞、无吸引力和体积可忽略不计等特性，而非理想气体则考虑现实气体的物理性质。
理想气体的研究基于理想气体状态方程，即PV=nRT，其中P为气体的压强，V为气体的体积，n为气体的物质的量，R为气体常数，T为气体的温度。
理想气体的状态方程可以用来描述气体的性质和行为。
理想气体的特性之一是压强与温度成正比，即热膨胀定律。
根据热膨胀定律，当一定量的理想气体受热时，其体积会增大，压强也会相应增加。
这反映了理想气体的分子在受热过程中的运动状态。
此外，理想气体的理论研究还包括热容、绝热过程等内容。
热容是指单位物质的气体在温度变化下吸收或释放的热量。
根据理想气体状态方程，可以得出理论上的等容过程、等压过程和等温过程下，热容随温度的变化规律。
非理想气体的研究考虑了气体分子之间的相互作用。
这种相互作用通常是吸引力和排斥力的共同作用。
非理想气体的状态方程通常采用范德瓦尔斯方程来描述，该方程考虑了气体分子之间的作用力。
范德瓦尔斯方程是通过对理想气体状态方程进行修正得到的。
在范德瓦尔斯方程中，引入修正因子来考虑分子间相互作用，同时还引入了气体分子的体积修正项。
范德瓦尔斯方程的形式是（P+a/V^2）(V-b)=RT，其中a和b是常数。
非理想气体的研究不仅涉及到理论计算，也需要实验研究来验证理论模型。
很多气体在高压、低温等极端条件下会展现出与理想气体不同的物理性质，这就需要对非理想气体进行专门的实验研究。
非理想气体的研究在很多领域有着广泛的应用。
例如，工业生产中常用的气体，如氮气、氧气等，其性质常常需要考虑非理想气体的影响。
此外，在开展工艺设计、能源利用等方面，对非理想气体的研究也具有重要意义。
综上所述，热学中的理想气体和非理想气体是重要的研究对象。
理想气体基于理想气体状态方程进行研究，非理想气体考虑气体分子之间的相互作用，采用范德瓦尔斯方程来描述。
理想气体的功与热的关系
理想气体的功与热的关系理想气体是物理学中一个重要的概念，它是指在一定温度和压力下，分子之间几乎不相互作用的气体。
对于理想气体，我们可以通过研究其功和热的关系来深入了解其性质和行为。
本文将围绕理想气体的功和热的关系展开论述。
一、理想气体的功对于理想气体，在物理学中我们通常关注它所做的功。
功的定义是对于恒力作用下，点的位移与力的夹角的乘积。
在理想气体中，当气体被压缩或膨胀时，分子的运动和位置会发生变化，从而产生功。
在等温过程中，理想气体的温度保持不变，即气体与周围环境之间有热量的交换，从而使气体做功。
根据热力学第一定律，等温过程中的功可以表示为：\[W = nRT \cdot \ln \left( \frac{V_2}{V_1} \right)\]其中，W表示功，n为气体的物质量，R为理想气体常数，T为气体的温度，V1和V2分别表示气体的初始体积和最终体积。
在绝热过程中，理想气体与外界没有热量交换。
这意味着在气体被压缩或膨胀过程中，其温度会发生变化，从而产生功。
绝热过程中的功可以表示为：\[W = \frac{nC_v}{\gamma - 1} \cdot (T_2 - T_1)\]其中，Cv为气体的定容热容量，γ为气体的绝热指数(T2和T1分别为气体的初始温度和最终温度)。
二、理想气体的热理想气体的热是指在气体与外界有热量交换时，气体吸收或释放的热量。
热可以通过传导、辐射和对流等方式传递给理想气体。
对于理想气体，在等温过程中的热可以表示为：\[Q = nRT \cdot \ln \left( \frac{V_2}{V_1} \right)\]其中，Q表示热，n为气体的物质量，R为理想气体常数，T为气体的温度，V1和V2分别表示气体的初始体积和最终体积。
在绝热过程中，理想气体与外界没有热量交换。
这意味着在气体被压缩或膨胀过程中，其温度会发生变化，从而产生热量。
绝热过程中的热可以表示为：\[Q = C_v \cdot (T_2 - T_1)\]其中，Cv为气体的定容热容量，T2和T1分别为气体的初始温度和最终温度。
热学中的理想气体与热力学定律
热学中的理想气体与热力学定律在我们探索热学的奇妙世界时，理想气体和热力学定律无疑是两个至关重要的概念。
它们不仅是理解物质热现象的基础，也在众多科学和工程领域有着广泛的应用。
首先，让我们来聊聊理想气体。
理想气体是一种在理论上构建的模型，它具有一些简化但却非常有用的特性。
理想气体被假设为由大量的、彼此之间没有相互作用力的粒子组成。
这些粒子在容器中自由运动，不断碰撞，就像一群毫无约束的小精灵。
而且，理想气体的粒子本身被认为是具有质量但体积可以忽略不计的质点。
这一假设使得我们在计算和分析气体的行为时能够大大简化问题。
由于理想气体粒子之间没有相互作用，所以气体的压强仅仅取决于单位时间内粒子撞击容器壁的频率和力度。
温度越高，粒子的运动速度就越快，撞击就越频繁和有力，压强也就越大。
这就解释了为什么给气体加热时，压强会增大。
理想气体状态方程 pV ＝ nRT 是描述理想气体状态的重要公式。
其中，p 是压强，V 是体积，n 是物质的量，R 是一个常数，T 是温度。
这个方程告诉我们，在一定条件下，只要知道其中几个变量的值，就可以算出其他变量。
那么理想气体在现实中存在吗？实际上，严格意义上的理想气体在现实世界中是不存在的。
但在许多情况下，比如在温度较高、压强较低的条件下，实际气体的行为非常接近理想气体，因此我们可以用理想气体的理论来近似地描述和研究它们。
接下来，我们转向热力学定律。
热力学定律一共有三条，它们为我们理解能量的转化和传递提供了坚实的基础。
热力学第一定律，也就是能量守恒定律，它表明能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只会从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体。
在一个热学系统中，如果外界对系统做功，或者向系统传递热量，那么系统的内能就会增加；反之，如果系统对外做功或者向外传递热量，系统的内能就会减少。
这一定律让我们明白，能量的总量是恒定不变的。
热力学第二定律则稍微有点复杂，但也非常有趣。
它有多种表述方式，比如克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传递到高温物体。
热学中的理想气体定律解析
热学中的理想气体定律解析理想气体定律是描述气体在一定条件下的物态方程，它在热学学科中扮演着重要的角色。
本文将对理想气体定律进行解析，探讨其基本概念、数学表达和应用。
一、理想气体定律概述理想气体定律或称为气体状态方程，是指在特定条件下，气体的压强、体积和温度之间存在一定的数学关系式。
理想气体定律最常见的表示形式为以下三种：1. 波义尔-玛留特（Boyle-Mariotte）定律：在恒温条件下，气体的压强与体积成反比关系，即P₁V₁ = P₂V₂，其中P₁和V₁为初始状态下的压强和体积，P₂和V₂为最终状态下的压强和体积。
2. 查理定律（Charles' Law）：在恒压条件下，气体的体积与温度成正比关系，即V₁/T₁ = V₂/T₂，其中V₁和T₁为初始状态下的体积和温度，V₂和T₂为最终状态下的体积和温度。
3. 盖-吕萨克定律（Gay-Lussac's Law）：在恒容条件下，气体的压强与温度成正比关系，即P₁/T₁ = P₂/T₂，其中P₁和T₁为初始状态下的压强和温度，P₂和T₂为最终状态下的压强和温度。
二、理想气体状态方程理想气体状态方程综合了波义尔-玛留特定律、查理定律和盖-吕萨克定律，用数学表达式统一了对气体状态的描述。
理想气体状态方程的数学表达式为：PV = nRT其中，P为气体的压强，V为气体的体积，n为气体的物质量，R为气体常数，T为气体的绝对温度。
该方程表明，在一定条件下，气体的压强、体积和温度之间存在着线性关系。
通过理想气体状态方程，我们可以计算气体的任意状态下的压强、体积和温度。
三、理想气体定律的应用理想气体定律不仅是热学学科中的基础知识，也在实际生活和科学研究中具有广泛的应用。
1. 气体混合物的行为预测：理想气体定律可用于预测和计算不同气体组分混合物的行为。
通过测量混合物中各组分的压强、体积和温度，可根据理想气体定律计算混合物的总体积、总压强等参数。
2. 气体压力计算：在实际生活中，理想气体状态方程常用于计算气体在容器中的压力。
热学中的理想气体绝热过程
热学中的理想气体绝热过程在热学的广阔领域中，理想气体绝热过程是一个极其重要的概念。
它不仅在理论研究中具有关键地位，还与许多实际的物理现象和工程应用紧密相关。
让我们先来理解一下什么是理想气体。
理想气体是一种简化的模型，它假设气体分子之间没有相互作用力，而且气体分子本身所占的体积可以忽略不计。
这种假设在很多情况下能帮助我们更简洁地分析和理解气体的行为。
而绝热过程，指的是一个系统在与外界没有热量交换的情况下发生的状态变化过程。
也就是说，在理想气体的绝热过程中，气体既不吸收热量，也不放出热量。
那么，理想气体在绝热过程中会发生哪些变化呢？首先，我们要引入一个重要的概念——绝热指数。
绝热指数通常用γ表示，对于单原子理想气体，γ约等于 5/3；对于双原子理想气体，γ约等于 7/5。
在绝热过程中，理想气体的压强和体积之间存在着特定的关系。
根据热力学定律，可以推导出：＄P_1V_1^｛＼gamma} ＝ P_2V_2^｛＼gamma}＄，其中$P_1$和$V_1$是初始状态的压强和体积，＄P_2$和$V_2$是终态的压强和体积。
这个关系式告诉我们，当理想气体绝热压缩时，体积减小，压强会急剧增大；反之，当理想气体绝热膨胀时，体积增大，压强则会迅速减小。
为了更直观地理解这个过程，我们可以想象一个绝热气缸。
当我们用力快速压缩气缸中的理想气体时，由于没有热量散失，气体的内能增加，温度升高，同时压强增大。
而如果让气体在绝热条件下自由膨胀，气体的内能减少，温度降低，压强也随之减小。
理想气体绝热过程在实际生活中有很多应用。
例如，内燃机中的燃烧过程在一定程度上可以近似看作绝热过程。
在压缩冲程中，燃料和空气的混合物被绝热压缩，温度升高，达到燃料的着火点从而引发燃烧。
另外，在空气压缩机的工作中，气体的压缩过程如果近似为绝热过程，我们就需要考虑压强和温度的变化，以确保设备的正常运行和安全性。
再比如，在喷气式发动机中，气体在燃烧室中经历绝热膨胀，产生巨大的推力，推动飞机前进。
第一章 理想气体
x
∆x
什么叫统计规律？ 什么叫统计规律？ 在一定的宏观条件下 大量偶然事件在整体上 在一定的宏观条件下 大量偶然事件在整体上 宏观条件 表现出确定的规律 表现出确定的规律 统计规律必然伴随着涨落 统计规律必然伴随着涨落 什么叫涨落？ 什么叫涨落？ 对统计规律的偏离现象 涨落有时大 有时小 有时正 有时负 例如： 某坐标x附近 附近∆x区间 例如：伽耳顿板实验中 某坐标 附近 区间 内分子数为∆N 内分子数为 涨落的幅度： 涨落的幅度： ∆ N
热
学
B
目 概述
录
第1章 理想气体状态方程 章 第2章 分子动理论 章 第3章 热力学第一定律 章 第4章 热力学第二定律 章
概
1. 对象：热力学系统 对象：
述
热学研究对象及内容
·由大量分子或原子组成 大量分子或原子组成 ·系统外的物体称外界 系统外的物体称外界 系统外的物体称
2. 内容：与热现象有关的性质和规律 内容： 热现象：物质中大量分子热运动的集体表现。 热现象：物质中大量分子热运动的集体表现。
从微观上考虑，理想气体有两点不同于实际气体： 从微观上考虑，理想气体有两点不同于实际气体： (1)气体分子本身的体积可以忽略； 气体分子本身的体积可以忽略； 气体分子本身的体积可以忽略 (2)在任何情况下，理想气体的分子之间不具有相互作用。 在任何情况下，理想气体的分子之间不具有相互作用。 在任何情况下 理想气体是一个科学的抽象概念， 理想气体是一个科学的抽象概念，客观上并不存在理想 气体，它只能看作是实际气体在压力很低时的一种极限 压力很低时的一种 气体，它只能看作是实际气体在压力很低时的一种极限 情况。 情况。
v
ni=Ni/V
取器壁上小面元 dA >> 分子截面面积 第1步：一个分子碰壁 对dA的冲量 步 的冲量 设该分子速度为 υi 冲量是 2mυ ix 第2步：dt时间内所有 υ i 步 时间内所有 分子对dA的冲量 分子对 的冲量
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• 液态物质中，每个分子中原子间以化学键 结合，但分子间结合要弱很多。
热平衡微观过程
• 固体温度高的地方，分子振动强烈，振幅 较大，会逐渐带动附近的分子振动。（绝 缘材料通过振动传递热量，金属导体可通 过自由移动的电子传递，导热快） • 液体，分子可在较大范围内运动，分子之 间会相互碰撞传递热量。 • 气体，分子间通过碰撞传递能量使各系统 间每部分分子具有相同的平均动能。
设想在如图所示边 长为a的立方体内盛有质量为m、摩尔质量 为M的单原子分子理想气体，设气体的温 度为T，气体分子平均速率为v，它在x、y、 z三维方向速度分量以vx、vy、vz表示，对 大量分子而言，这三个方向速率大小是均 等的，则由
2 v v v v v 2 2 2 v x v y vz 3 观察分子x方向的运动,每个分
等压变化
t Vt V0 1 273 V m 1 Cp Cp R T p
p
图 象
① ②
p V p 0 0
② ① T
V 0
② ① T
0
p
T1>T2 “面积”表示T大小
V1>V2斜率表示V大小
V
p 0
p1>p2斜率表示p大小
p
V0
V T0 T V减小，单位面积碰 撞分子及每个分子碰 撞数增加 0
热传递方式:
暖气管与房间之间:
Q1 k1 T TF 1 Q2 k1 T TF 2
街与房间之间:
Q1 k2 TF 1 TJ 1 Q2 k2 TF 2 TJ 2
20 10 T T T T F1 F2 T T 40 20 T 10 20 F1 J1 F2 T J2
54.9mmHg
371.50k
热平衡
• 冷水热水混合最后温度会相同、气体扩散、 饱和水蒸气等。 • 一个不受外界影响的系统，各种宏观性质 不随时间变化的状态叫做平衡态 • 热动平衡（动态的平衡）
热力学第零定律
• 如果两个热力学系统中每一个都与第三个 热力学系统处于热平衡态，则它们彼此间 也必定处于平衡态
Q cmT
例6.如图所示,在一内径均匀的绝热的环形管内,有三个 薄金属片制成的活塞将管隔成三部分,活塞的导热性和封 闭性良好,且可无摩擦地在圆环内运动.三部分中盛有同 一种理想气体.容器平放在水平桌面上,起始时,Ⅰ、Ⅱ、 Ⅲ三部分气体的压强都是P0,温度分别是t1=3℃, t2=47℃, t3=27℃,三个活塞到圆环中心连线之间的夹角分别是 α1=90°，α2=120°，α3=150°。 (1)试求最后达到平衡时,三个活塞到圆环中心的连线之 间的夹角各是多少?(2)已知一定质量的理想气体的内能 的变化量与其温度的变化量成正比(与压强、体积的变 化无关),试求达到平衡时气体的温度和压强.
v
♧ 三种分子速率
方均根速率
v2
m0
M
平均速率 最可几速率
v
8kT m0
8 RT M
vp
2kT m
2 RT M
♠
规 律
气体的性质
等温变化
pV CT CT m RT
过程
等容变化
t pt p0 1 273 p m 1 CV CV R T V
• 无论是振动还是迁移，都具备两个特点： a、偶然无序（杂乱无章）和统计有序（分子 数比率和速率对应一定的规律——如麦克斯 韦速率分布函数，如图所示）； b、剧烈程度和温度相关。
♤
麦克斯韦分子速率分布规律
n N v
f v
气体分子速率麦克斯韦分布
v p v 32 v v mv 2 m 2 2 kT 2 f v 4 e v 2 kT 3kT 3 RT
理想气体状态方程
• R=8.314510（J/mol· K）
• 如果气体的分子数为N，则 PV=NKT,其中K=R/NA称作玻尔兹曼常量
k=1.3806505（24）X10-23J/K
• 例4：（第2届全国中学生物理竞赛预赛 试题）试估算在室温下,真空度达到 1．0×10－8mmHg时，容器内空气分子 间的平均距离____ （取1位有效数字）
T S N 1 nRT
1 3 2 m0 v kT 2 2
实际气体状态方程
范德瓦尔斯方程
（P
a
V
）（ V b ） RT 2
四.热量的传递
• 热量的测量 质量为m的某种物质，温度改编与吸收或放 出热量是简单的线性关系 C表示单位质量温度变化1℃所吸收或放出的 热量，称为这个物质的比热容。
理想气体温标
• 固定点：水的三相点，即纯冰、纯水和水蒸 气的三相平衡点，规定该点温度273.16℃ • （理想气体） P • 定容气体温标T(P)=273.16 P
tr
• 定压气体温标T(V)=273.16
V V tr
例2：定容气体温度计的测温泡浸在水的三相 点槽内时.其中气体的压强为50 mmHg • (1) 用该温度计测量300 K 的温度时，气体 的压强是多少? • (2) 当气体的压强为68 mmHg 时，待测的 温度是多少?
二.理想气体状态方程
• 阿伏伽德罗定律 在同温同压下，相同体积的任何气体含有相 同分子数。 1mol的数值就是NA,记为阿伏伽德罗常数 6.0221415（10）X1023 在标况下，即0℃、压强1atm时，1mol不同 种类的气体都有相同的体积约为22.4L
玻意耳定律
• 一定质量的某种气 体，在温度不变的 情况下压强与体积 成反比。 • PV=C1
例1.有一支没有刻度的水银温度计，当玻璃泡 放在冰水混合物中时，水银柱的长度为4cm； 当玻璃泡放在标准气压下的沸水中时，水银柱 的长度为24cm。 • （1）当室温为22℃时，水银柱的长度为多少 厘米？ • （2）用这支温度计测某液体温度时，水银柱 长度为25.4cm，则该液体的温度是多少？
8.4cm 107.0℃
vz vy vx
a
2
2 x
2 y
2 z
子每对器壁的一次碰撞中有
F Nm v p
0
2 m0 v x F t 2m0 v x F a 2a
vx 气体压强是大量气体分子对器壁的持续碰撞引起的，即
2 x
S
a a2
Nm0 v 2 m 2 1 NA m0 v 2 3V M 3V 2
热力学基础
泸县二中 唐瑞
一.生活中的热现象：
• 物体和环境有冷热之分；如冰与水 • 物质变化过程中伴随着热的变化；如水结 成冰放热，冰融成水吸热以及各类化学反 应 • 物质的相互作用；电流通过导体，物体受 到光辐射
描述热现象物理参量
• 体积 V • 压强 P 1atm=760mmHg =1.01325X105pa • 温度 T 单位：开尔文（k） 1.经验温标：摄氏温标 2.热力学温标：T=t+273.16
6 10 m
-7
• 例5：有一两端封闭的、横截面积均匀的U形玻璃 管,两臂管内分别有适量的氢气1和氦气2,一段水 银柱把两种气体隔开,如图所示,将此U形管两端朝 上竖直立起,两臂中气柱的长度分别为L =12cm, L =18cm;两端朝下竖直立起时,气柱的长度分别 为L =6cm,L =24cm.问将此U形管平放在水平桌 面上时,两臂中气柱的长度和各是多少?设U形管 两臂的长度相等,水银柱不断裂,没有发生气体从一 臂通过水银逸入另一臂中的情况,不考虑温度的变 化. 10cm；20cm
A1 B1 A2 B2
道尔顿定律
• 体积为V的混合气体所产生的压强，等于其 中各成分气体在体积为V时单独产生压强之 和。
PP P P ...... 1 2 3
三.热力学微观机制
• 气体分子间距大，相互作用很小，每个分 子是独立的单元 • 固态物质中，原子大多数由较强的化学键 （离子键、共价键、金属键）结合起来， 因此固体中往往没有独立的分子。
T 60 ℃
例8 一个全部黑色的球形空间探测器位于距离太阳系很远处．由于位于探 测器内部的功率为P的核能源的加热作用，探测器表面的温度为T．现在探测器被 封闭在一个薄的热防护罩中，防护罩内外两面均为黑色，并且通过几个隔热棒附 着于探测器表面，如图所示．试确定探测器新的表面温度；若使用N个这样的防护 罩，探测器表面的温度又为多少？
查理定律
• 对于一定质量的气体当体积保持不变时， 它的压力随温度线性变化。 • P=C3T
理想气体状态方程
PV RT
其中R为普适气体常量，这个方程也叫克 拉伯龙方程
试试求R的数值 已知标准状态下，每摩尔理想气体的体积 都是22.41383L,1atm=1.013X10-3Pa， T=273.16k
例3.一个粗细均匀的U形玻璃管在竖直平面内 放置(如图所示),U形管左端封闭,右端通大气, 大气压为.管内装入水银,两边水银面的高度差 为h.左管内空气柱的长度为L.如果让该管在原 来竖直平面内自由下落.求两边水银面的高度 差.
2 gh h L p0
盖吕萨克定律
• 对于一定质量的某种 气体，当压强保持不 变时，它的体积随温 度线性变化。 • V=C2T
V T V 0 T升高，每个分子碰 撞次数及每次碰撞冲 量增加 T
微观 解释
T升高，每次碰撞冲 量大但V增大单位面 积碰撞少
• 分子间存在相互作用力（注 意分子斥力和气体分子碰撞 作用力的区别），而且引力 和斥力同时存在，宏观上感 受到的是其合效果。 • 分子力是保守力，分子间距 改变时，分子力做的功可以 用分子势能的变化表示，分 子势能EP随分子间距的变化 关系如图所示。 • 分子势能和动能的总和称为 物体的内能。
p=p0，T=297.9K， 99.3℃，111.7℃，149℃