平衡态 温度 理想气体状态方程

3 温度 T: 气体冷热程度的量度（热学描述）.
单位：温标 K（开尔文）. .
T273t
6–1平衡态 温度 理想气体状态方程 第六章 气体动理论
6.1.2 温度 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。 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，我们把描述系统这一共同宏观性质的物理 量称为系统的温度 。
3、 平衡态和非平衡态
平衡态：指在不受外界影响的条件下（外界对
系统既不作功也不传热），系统的所有可观测的宏 观性质（即宏观量P、V、T）不随时间而发生变化 的状态。
反之则为非平衡态。
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6–1平衡态 温度 理想气体状态方程 第六章 气体动理论
真空膨胀 p
(p,V,T)
(p',V',T)
o
V
p,V,T
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三 了解自由度概念，理解能量均分定理， 会计算理想气体（刚性分子模型） 的内能 .
四 了解麦克斯韦速率分布律、 速率分布 函数和速率分布曲线的物理意义 . 了解气体分子 热运动的三种统计速度 .
五 了解气体分子平均碰撞次数和平均自由程 .
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6–1平衡态 温度 理想气体状态方程 第六章 气体动理论
研究对象： 热现象：当物体的冷热程度发生变化时，物体的大小、 形态、 力学和电学性质等等也将发生变化，把这些与物 体的冷热程度有关的物理性质以及状态的变化，统称为 热现象。
例：①物体受热后体积膨胀
②水冷却到一定程度后会结冰 ③钢件经过热处理后硬度会发生变化 ④导线受热后电阻值会发生变化等等。
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教学基本要求
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.
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、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 .
热ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ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 . .
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微观量 统计平均
宏观量
研究方法 1. 热力学 —— 宏观描述
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，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； 2）知其然而不知其所以然；
2、热力学第零定律 如果物体A和B分别与物体C处于热平衡的状
态，那么A和B之间也处于热平衡.
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6.1.3 理想气体状态方程
理想气体宏观定义：遵守三个实验定律的气体 .
状态方程：理想气体平衡态宏观参量间的函数 关系 .
对一定质量 的同种气体
p1V1 p2V2
3）应用宏观参量 . .
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2. 气体动理论（统计物理） —— 微观描述 研究大量数目的热运动的粒子系统，应用模 型假设和统计方法 .
特点
1）揭示宏观现象的本质； 2）有局限性，与实际有偏差，不可任意推广 .
两种方法的关系
热力学
相辅相成
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气体动理论
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
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6–1平衡态 温度 理想气体状态方程 第六章 气体动理论 2、宏观状态和微观状态 （1）宏观描述 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。 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，称之为宏观 量。如：P、 V、T。
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6.1.1 平衡态
第六章 气体动理论
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。
根据系统与外界交换能量或物质的特点，可以把
热力学系统分为三种：
(1) 孤立系统－－与外界既无能量交换，又无物质交
换的系统 (2) 封闭系统－－与外界只有能量交换，但无物质
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（2）微观描述 微观状态：系统内每一个分子所描述的力学状态。 微观量： 反映系统内每一个分子的微观运动状态 （如力学状态）的物理量， 称之为微观量。
如：r 、v ( p ) 。
微观量是不可测的。
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4、 气体的物态参量及其单位（宏观量）
1 气体压强 p ：作用于容器壁上
单位面积的正压力（力学描述）.
p,V,T
单位： 1 P a1 N m 2
标准大气压：45 纬度海平面处, 0C 时的大气压.
1 at m 1 .01 13 5P 0 a
2 体积 V: 气体所能达到的最大空间（几何
描述）.
单位： 1 m 3 13L 0 13 d 03 m
T1
T2
理想气体状态 方程（一）
pV M RTRT
Mm ol
摩尔气体常量 R 8 .3J1 m 1 o K 1l .
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MNmMmol NAm
理想气体状 态方程二
p nkT
k R /N A 1 .3 1 8 20 J 3 K 1
k 称为玻耳兹曼常量. n =N/V，为气体分子数密度.
p' ,V ' ,T
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平衡态的特点
(p,V,T)
p
(p,V,T)
o
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).
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