理想气体温标
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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。
·两种方法相辅相成。
三.几个概念
1.宏观量与微观量
(1)宏观量 (macroscopic quantity) ·表征系统整体性质的物理量 ·可直接测量(如体积、压强)
广延量：有累加性(如质量、能量) 强度量：无累加性(如温度、压强)
一.热平衡态
两系统热接触下，相当长时间后达到的共同平衡态。
二.温度
1.热平衡定律(热力学第零定律) 实验表明：若A与C热平衡，B与C热平衡 则A与B热平衡
2.温度：处于热平衡的系统所具有 的共同的宏观性质称温度。
三.温标(temperature scales)
温标建立三要素：温度固定点、测温物质、测温属性 水银温度计（摄氏温标）
引言
一.热学研究对象及内容
1.对象：热力学系统
▲由大量分子或原子组成 ▲系统外的物体称外界
2.内容：与热现象有关的性质和规律
热现象：物质中大量分子热 运动的集体表现。
二.热学的研究方法 1.宏观描述方法—热力学方法
由实验确定的基本规律，研究 热现象的宏观特性和规律。
对系统进行整体描述。
2.微观描述方法—统计物理方法
NA
理想气体的物态方程
P nkT
PV M RT RT
μ 实际气体的物态方程(1mol)
范德瓦耳斯方程 （半经验）
p
a v2
v
b
RT
昂尼斯方程 （经验）
பைடு நூலகம்
pv A Bp Cp2 Dp3 .....
（A、B、C、D----维里系数，与温度T有关）
第1章 温度 (自学) (Temperature)
1 mol气体中分子的总体积为 610234.210-30 = 2.5210-6 m3
分子本身的体积约占气体总体积的10-4,可以忽略。
分子本身的体积2.5210-6 m3。
但是在1000大气压下,1mol气体的体积就小了。
设
P1V1 P2V2 ,
T1
T2
并且T1 T2
有
V2
P1V1 P2
1 2.24102 1000
2.24 105
m3
所以，分子本身的体积占气体 总体积的10-1, 当然就必须考虑了。
范德瓦耳斯认为， 考虑了分子的体积,分子可以自由活动的空间减 小了,1mol的理想气体方程应该修改为
Pv b RT 或 P RT vb b-----与分子的体积有关的修正常数。
2.考虑分子之间的相互作用力
理想气体的物态方程
P nkT
PV M RT RT
μ 实际气体的物态方程(1mol)
范德瓦耳斯方程 （半经验）
p
a v2
v
b
RT
昂尼斯方程 （经验）
pv A Bp Cp2 Dp3 .....
（A、B、C、D----维里系数，与温度T有关）
范德瓦耳斯方程
对理想气体模型作了两方面的修正:
T：K (kelvin) T3 = 273.16K
3.摄氏温标
t = (T - 273.15) ℃ t3 = 0.01℃
4.华氏温标
tF = [32 + (9/5)t] F ·水 冰点：tF = 32 F
沸点：tF = 212 F
理想气体： 严格遵守
PV
m RT
的气体
M
m PV RT
是由玻马定律、阿伏加德罗定律、
当气体的压强比较大时,分子的 数密度大,分子之间的距离小， 分子之间的作用力不能忽略了。
范氏微观简化模型：
f
斥力
合力
r0
O
sr
10 -9m
d
引力
分子力
f
有引力的 分子刚球模型
sr
O d
范氏气体模型
设容器内部某个分子a, 在它的分子作用球球面内的 其他分子对 a 分子的作用力 相互抵消。
M
理想气体温标定义得到
★通常，我们说温度不太低、压强不太高的气体 近似看成理想气体，我们也常说理想气体很稀薄
求氧气在压强为1.0atm ，温度为27 。 C 时 的密度和分子数密度。
一端封闭的玻璃管长70.0cm ，贮有空气，气体 上面有一段长为20.0cm 的水银柱，将气柱封住， 水银面与管口对齐，今将玻璃管的开口端用玻璃 片盖住，轻轻倒转后再除去玻璃片，因而使一部 分水银漏出。当大气压为75.0cmhg 时，六在管 内的水银柱有多长？
温度固定点：冰点为0 0C，沸点为100 0C 测温物质：水银 测温属性：水银的高度，高度与温度成正比
1.理想气体温标 （> 0.5K范围适用(低压3He气)）
定义水的三相点
T3 273.16 K
T PV T3 P3V3
只要测定了某状态的P，V 值，即可得该状态下的T 值。
2.热力学温标
不依赖于任何物质及其测温属性的温标在 理想气体温标有效范围内，两种温标一致。
平衡态下状态参量不随时间变化
在 P—V 图上一个点表示一个平衡态。
4.状态方程(equation of state) 状态参量之间的函数关系 f (P,V,T) = 0
理想气体状态方程: PV NkT 或 P nkT PV M RT νRT μ
摩尔气体常数 R 8.31J mol -1 K1 阿伏加德罗常数 N A 6.021023mol -1 波尔兹曼常数 k R 1.381023 J K 1
考虑气体分子本身的体积 考虑分子之间的相互作用力
范德瓦尔斯 (1837-1923) 荷兰人
1910年获诺贝尔奖
1. 考虑气体分子本身的体积
标准状态下,1 mol气体的体积为 22.4升=2.2410-2m3
因为分子的半径 r 10-10 m 分子的体积 (4/3) r 3 4.210-30 m3，
容积为10 l 的瓶内贮有氢气，因开关 损坏而漏气，在温度为 7 。 C ，气压 计的读数为 50atm。过了些时候，温度 上升为 17 。 C ，气压计的读数未变， 问漏去了多少质量的氢。
一氧气瓶的容积是32 l ，其中氧气的压强 是 130atm，规定瓶内氧气压强降到 10atm 时就得充气，以免混入其他气体而需洗瓶， 今有一玻璃室，每天需用 1.0atm氧气400 l ，问一瓶氧气能用几天。
(2)微观量(microscopic quantity) ●描写单个微观粒子运动状态的物理量 ●一般不能直接测量(如分子质量、能量)
宏观量是微观量的统计平均值
2.平衡态(equilibrium state)
在不受外界影响的条件下，系统宏观 性质不随时间改变的状态(热动平衡)。
3.状态参量
描述系统平衡态的宏观参量常用：P，V，T
·两种方法相辅相成。
三.几个概念
1.宏观量与微观量
(1)宏观量 (macroscopic quantity) ·表征系统整体性质的物理量 ·可直接测量(如体积、压强)
广延量：有累加性(如质量、能量) 强度量：无累加性(如温度、压强)
一.热平衡态
两系统热接触下，相当长时间后达到的共同平衡态。
二.温度
1.热平衡定律(热力学第零定律) 实验表明：若A与C热平衡，B与C热平衡 则A与B热平衡
2.温度：处于热平衡的系统所具有 的共同的宏观性质称温度。
三.温标(temperature scales)
温标建立三要素：温度固定点、测温物质、测温属性 水银温度计（摄氏温标）
引言
一.热学研究对象及内容
1.对象：热力学系统
▲由大量分子或原子组成 ▲系统外的物体称外界
2.内容：与热现象有关的性质和规律
热现象：物质中大量分子热 运动的集体表现。
二.热学的研究方法 1.宏观描述方法—热力学方法
由实验确定的基本规律，研究 热现象的宏观特性和规律。
对系统进行整体描述。
2.微观描述方法—统计物理方法
NA
理想气体的物态方程
P nkT
PV M RT RT
μ 实际气体的物态方程(1mol)
范德瓦耳斯方程 （半经验）
p
a v2
v
b
RT
昂尼斯方程 （经验）
பைடு நூலகம்
pv A Bp Cp2 Dp3 .....
（A、B、C、D----维里系数，与温度T有关）
第1章 温度 (自学) (Temperature)
1 mol气体中分子的总体积为 610234.210-30 = 2.5210-6 m3
分子本身的体积约占气体总体积的10-4,可以忽略。
分子本身的体积2.5210-6 m3。
但是在1000大气压下,1mol气体的体积就小了。
设
P1V1 P2V2 ,
T1
T2
并且T1 T2
有
V2
P1V1 P2
1 2.24102 1000
2.24 105
m3
所以，分子本身的体积占气体 总体积的10-1, 当然就必须考虑了。
范德瓦耳斯认为， 考虑了分子的体积,分子可以自由活动的空间减 小了,1mol的理想气体方程应该修改为
Pv b RT 或 P RT vb b-----与分子的体积有关的修正常数。
2.考虑分子之间的相互作用力
理想气体的物态方程
P nkT
PV M RT RT
μ 实际气体的物态方程(1mol)
范德瓦耳斯方程 （半经验）
p
a v2
v
b
RT
昂尼斯方程 （经验）
pv A Bp Cp2 Dp3 .....
（A、B、C、D----维里系数，与温度T有关）
范德瓦耳斯方程
对理想气体模型作了两方面的修正:
T：K (kelvin) T3 = 273.16K
3.摄氏温标
t = (T - 273.15) ℃ t3 = 0.01℃
4.华氏温标
tF = [32 + (9/5)t] F ·水 冰点：tF = 32 F
沸点：tF = 212 F
理想气体： 严格遵守
PV
m RT
的气体
M
m PV RT
是由玻马定律、阿伏加德罗定律、
当气体的压强比较大时,分子的 数密度大,分子之间的距离小， 分子之间的作用力不能忽略了。
范氏微观简化模型：
f
斥力
合力
r0
O
sr
10 -9m
d
引力
分子力
f
有引力的 分子刚球模型
sr
O d
范氏气体模型
设容器内部某个分子a, 在它的分子作用球球面内的 其他分子对 a 分子的作用力 相互抵消。
M
理想气体温标定义得到
★通常，我们说温度不太低、压强不太高的气体 近似看成理想气体，我们也常说理想气体很稀薄
求氧气在压强为1.0atm ，温度为27 。 C 时 的密度和分子数密度。
一端封闭的玻璃管长70.0cm ，贮有空气，气体 上面有一段长为20.0cm 的水银柱，将气柱封住， 水银面与管口对齐，今将玻璃管的开口端用玻璃 片盖住，轻轻倒转后再除去玻璃片，因而使一部 分水银漏出。当大气压为75.0cmhg 时，六在管 内的水银柱有多长？
温度固定点：冰点为0 0C，沸点为100 0C 测温物质：水银 测温属性：水银的高度，高度与温度成正比
1.理想气体温标 （> 0.5K范围适用(低压3He气)）
定义水的三相点
T3 273.16 K
T PV T3 P3V3
只要测定了某状态的P，V 值，即可得该状态下的T 值。
2.热力学温标
不依赖于任何物质及其测温属性的温标在 理想气体温标有效范围内，两种温标一致。
平衡态下状态参量不随时间变化
在 P—V 图上一个点表示一个平衡态。
4.状态方程(equation of state) 状态参量之间的函数关系 f (P,V,T) = 0
理想气体状态方程: PV NkT 或 P nkT PV M RT νRT μ
摩尔气体常数 R 8.31J mol -1 K1 阿伏加德罗常数 N A 6.021023mol -1 波尔兹曼常数 k R 1.381023 J K 1
考虑气体分子本身的体积 考虑分子之间的相互作用力
范德瓦尔斯 (1837-1923) 荷兰人
1910年获诺贝尔奖
1. 考虑气体分子本身的体积
标准状态下,1 mol气体的体积为 22.4升=2.2410-2m3
因为分子的半径 r 10-10 m 分子的体积 (4/3) r 3 4.210-30 m3，
容积为10 l 的瓶内贮有氢气，因开关 损坏而漏气，在温度为 7 。 C ，气压 计的读数为 50atm。过了些时候，温度 上升为 17 。 C ，气压计的读数未变， 问漏去了多少质量的氢。
一氧气瓶的容积是32 l ，其中氧气的压强 是 130atm，规定瓶内氧气压强降到 10atm 时就得充气，以免混入其他气体而需洗瓶， 今有一玻璃室，每天需用 1.0atm氧气400 l ，问一瓶氧气能用几天。
(2)微观量(microscopic quantity) ●描写单个微观粒子运动状态的物理量 ●一般不能直接测量(如分子质量、能量)
宏观量是微观量的统计平均值
2.平衡态(equilibrium state)
在不受外界影响的条件下，系统宏观 性质不随时间改变的状态(热动平衡)。
3.状态参量
描述系统平衡态的宏观参量常用：P，V，T