《大学物理 》准静态过程 功 热量

p
o
( p ,V , T )
V
(1)单一性 (p，T 处处相等)；
(2)物态的稳定性—— 与时间无关；
(3)自发过程的终点； (4)热动平衡(有别于力平衡).
第十二章 气体动理论
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物理学
第五版
12-1 平衡态 理想气体物态方程 热力学第零定律
三 理想气体物态方程
1.气体物态方程 气体处于平衡态时，其物态参量p,V,T之间 的关系，即其中一个量是其他两个量的函数。
绝热过程 循环过程
卡诺循环
主要内容：
熵
熵增加原理
平衡态、准静态过程，热量、功、内能等基本概念， 热力学第一定律及其对理想气体各等值过程的应用， 理想气体的摩尔热容，循环过程，卡诺循环，热力学 第二定律，熵和熵增加定理等。
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12-1 平衡态 理想气体物态方程 热力学第零定律
一 气体的物态参量(宏观量) 1 压强 p ： 力学描述
单位: K(开尔文).
T 273 t
二 平衡态
1.热力学系统（简称系统）: 在给定范围内，由大量微观粒子所组成的宏观物体。 2.系统的外界（简称外界） 与所研究的热力学系统发生相互作用的其它物体。
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12-1 平衡态 理想气体物态方程 热力学第零定律
开放系统 与外界有 系统
m、E 交换
封闭系统 与外界有 E 交换，无 m 交换
孤立系统 与外界无 E、m 交换 3.热力学平衡态： 在不受外界影响的条件下，系统的宏观性质不 随时间变化的状态。 或孤立系统达到的稳定状态。
说明：①指外界对系统既不作功，又不传热； ②理想模型，实际中不存在； ③若气体状态变化很微小，可略去～近似平衡态。
单位:
1 Pa 1 N m
2
p,V , T
标准大气压: 45纬度海平面处, 0 C 时的 5 大气压. 1 atm 1.0110 Pa
2 体积 V : 几何描述
单位:
1 m 10 l
3 3
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物来自百度文库学
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3 温度 T : 热学描述
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12-1 平衡态 理想气体物态方程 热力学第零定律
p
真空膨胀
p,V , T
( p ,V , T )
( p ,V , T )
'
'
o
V
p ,V ,T
'
'
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平衡态的特点
( p ,V , T )
微观量
研究方法
统计平均
宏观量
热力学 —— 宏观描述
气体动理论 —— 微观描述
热学发展历史的两大特征：
1.技术——物理——技术模式 2.两种研究方法——两种理论 ①微观理论：统计物理学 从物质的微观结构出发，研究对象～气体；用 统计方法大量气体分子的热运动的规律，确定宏 观量与微观量的联系，并对气体的某些性质给予 微观本质说明。 由基本假设 构造理论
f ( p,V , T ) 0 ～其具体形式由实验决定。
注：状态方程在热力学中是通过大量实践总结来 的。然而应用统计物理学，原则上可根据物质的 微观结构推导出来。 2.理想气体的物态方程
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理想气体：在任何情况下都严格遵守“玻意耳-马 略特定律”、“盖-吕定律”、“查理定律”三条 实验定律和阿伏伽德罗定律的气体。
热力学 验证其理论 解释其理论 统计物理 微观理论，揭示热现象本质。 宏观理论，基本结论来自实验事实， 普遍可靠，但不能解释其微观本质。
第十三章
结构框图
理想气体 物态方程 热力学系统 内能变化的 两种量度 准静态 过程 功 热量
热力学基础
等值过程
应用 热力学 第一定律 （理想气体） 热力学 第二定律 （对热机效 率的研究）
热学（第十二章、 第十三章）概述
研究对象 热现象: 物体与温度有关的物理性质的变化. 热运动: 构成宏观物体的大量微观粒子的永 不休止的无规则运动.
研究对象特征
单个分子: 无序、具有偶然性、遵循力学规律.
整体(大量分子): 服从统计规律 .
微观量: 描述个别分子运动状态的物理 量(不可直接测量)，如分子的m ， v 等. 宏观量: 表示大量分子集体特征的物理 量(可直接测量)，如 p，V，T 等.
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m Nm
理想气体物 态方程二
M NAm
p nkT
k R / NA 1.381023 J K 1
k 称为玻耳兹曼常量.
②宏观理论：热力学 不涉及物质的微观本质，根据由观察和实验所归 纳、总结出来的宏观热现象所遵循的基本定律，用 严密的逻辑推理方法，研究宏观物体的热的性质的 一门学科。 具体而言，用能量转化观点，从宏观上研究物质 状态变化时，热、功、内能等宏观量变换规律的一 门学科。 由现象出发 原理性理论
3.两种理论的相互关系： 互相补充，相辅相成
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对一定质量的 同种气体
p1V1 p2V2 T1 T2
m 理想气体物 pV RT RT 态方程一 M
摩尔气体常量 R 8.31J mol1 K 1
m 单个分子质量 m系统总质量，M 摩尔质量，
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即：
V
T
C
③查理(Charles)定律: 一定质量的气体，当体积保 持不变时，它的压强与热力学温度成正比。
即：
p
T
C
④阿伏伽德罗(A.Avogadro)定律 在相同的温度和压强，相同体积的气体含有相同数 目的分子。 由此可知：在标准状态下，1mol任何气体的体积都 为 22.4升。
气体在温度不太低、压强不太大时，可近似为理想气体。
①玻意耳(Boyle)定律 实验证明：一定质量的气体，当温度保持不变时， 它的压强与体积的乘积等于恒量。 即： pV C
C在不同的T时，有不同的值。～玻意耳-马略特定律
②盖· 吕萨克(Gay-Lussac)定律: 一定质量的气体， 当压强保持不变时，它的体积与热力学温度成正比。