胡盘新主编《普通物理学简明教程》教材自作课件ppt-08气体动理论
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第五章气体动理论完全版-PPT精品
与外界没有质量交换,但有能量交换的系统,称为 封闭系统。一个装有水的铝壶（盖紧后），用火加 热。将水和壶看成一个系统，水的质量不变，但可 以从外界吸热，这时将水和壶看作一个封闭系统。
与外界既有质量交换又有能量交换的系统,称为开 放系统。一个没有盖子的装水铝壶，水被加热至沸 腾后继续加热。此时水和壶这个系统既与外界有能 量交换，又有质量的变化。水和壶这个系统成为开 放系统。
=2.7×1019(个/cm3)
13
例5-2 容器内装有质量为0.10kg的氧气，压强 为10×105Pa，温度为47℃。因为容器漏气，经过 若干时间后，压强降为原来的5/8，温度降到27℃。 问容器的容积有多大？漏去了多少氧气？（假设 氧气看作理想气体）
解：
（1） 根据理想气体的状态方程，
PV M RT Mmol
B 系统的宏观性质（P、V、T）不随时间而变化。
在微观上，组成系统的分子仍在不停地运动和变 化，只不过大量分子运动的平均效果没有变化。可 见平衡态是系统内的大量分子的热动平衡。
9
C 平衡态的概念是一个理想的概念。
实际中并不存在绝对孤立系统，也没有宏观性质 绝对不变的系统。
平衡过程 如果过程进展得十分缓慢，使所经历的一系列中 间状态都无限接近平衡态。这个过程就叫做平衡过 程。
未使用前瓶中氧气的分子个数:
N1
p1V kT
使用后瓶中氧气的分子个数: (设使用中温度保持不变)
N2
p2V kT
每天用的氧气分子个数:
Nd
pdVd kT
能用天数：DN 1N 2(p1p2)V9.6(天 )
N d
pdV d
16
例题5-4 一长金属管下端封闭,上端开口,置于压 强为po的大气中。今在封闭端加热达T1=1000K,而另 一端则达到T2=200K，设温度沿管长均匀变化。现封 闭开口端，并使管子冷却到TE=100K。计算此时管 内气体的压强(不计金属管的膨胀)。
与外界既有质量交换又有能量交换的系统,称为开 放系统。一个没有盖子的装水铝壶，水被加热至沸 腾后继续加热。此时水和壶这个系统既与外界有能 量交换，又有质量的变化。水和壶这个系统成为开 放系统。
=2.7×1019(个/cm3)
13
例5-2 容器内装有质量为0.10kg的氧气，压强 为10×105Pa，温度为47℃。因为容器漏气，经过 若干时间后，压强降为原来的5/8，温度降到27℃。 问容器的容积有多大？漏去了多少氧气？（假设 氧气看作理想气体）
解：
（1） 根据理想气体的状态方程，
PV M RT Mmol
B 系统的宏观性质（P、V、T）不随时间而变化。
在微观上，组成系统的分子仍在不停地运动和变 化，只不过大量分子运动的平均效果没有变化。可 见平衡态是系统内的大量分子的热动平衡。
9
C 平衡态的概念是一个理想的概念。
实际中并不存在绝对孤立系统，也没有宏观性质 绝对不变的系统。
平衡过程 如果过程进展得十分缓慢，使所经历的一系列中 间状态都无限接近平衡态。这个过程就叫做平衡过 程。
未使用前瓶中氧气的分子个数:
N1
p1V kT
使用后瓶中氧气的分子个数: (设使用中温度保持不变)
N2
p2V kT
每天用的氧气分子个数:
Nd
pdVd kT
能用天数：DN 1N 2(p1p2)V9.6(天 )
N d
pdV d
16
例题5-4 一长金属管下端封闭,上端开口,置于压 强为po的大气中。今在封闭端加热达T1=1000K,而另 一端则达到T2=200K，设温度沿管长均匀变化。现封 闭开口端，并使管子冷却到TE=100K。计算此时管 内气体的压强(不计金属管的膨胀)。
第08章气体动理论优秀课件
V0
M M mol
Vmol
其中： M 为气体的总质量；
Mmol 为气体的摩尔质量。
PV P0V0 M P0Vmol
T
T0
M mol T0
3.理想气体状态方程的变形
理想气体状态方程：PVRT M RT Mm ol
PRTNART
V VNA
N V
RT NA
nkT
NA为阿伏加德罗常数， NA6.022 12 03
国际单位：绝对温标 T 开，k
T t 2.7 13 5
常用单位：摄氏温标 t 度， C
4.摩尔数 M M mol
单位：摩尔，mol
气体质量 摩尔质量
5.普适气体恒量 R
R 8 .3J1 m - 1 k o - 1 l
P0 1.01325105 Pa
标准状态： T0 273.15 K
Vmol 22.4103 m3
常缓慢，以至于过程中
p
的每一个中间状态都近
似于平衡态。
准静态过程的过程曲线 可以用p -V 图来描述， 图上的每一点都表示系 统的一个平衡态。
p
( pA,VA,TA )
( pC,VC,TC )
( pB,VB,TB )
O
V
确定平衡态的宏观性质的量称为状态参量。
系统状态的描述
宏观量称为状态参量,(如体积,温度,压强)可直接测量 微观量(如分子的质量,位置,速度）无法直接测量
国际单位：牛顿/米2，帕（Pa）
常用单位：大气压（atm） 1 at 1 m .0 1 1 5 P 3 0a
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。
胡盘新主编《普通物理学简明教程》课件pdf-00绪论
方式,所以科教兴国需用物理学，二十一世纪需要物
理学。
海南大学
00绪论-物理学与人类文明
海 纳 百 川
国际物理年
海南大学
联合
国大
会于
2004 大
年6月 道
通过
了
致
2005 远
年为
“国际
物理
年”的
决
议。
00绪论-物理学与人类文明
联合国大会于2004年6月通过了2005年为“国际物理
年”的决议。决议全文如下：
纳 界三次大的技术革命可以说是在物理学发展的基 道
百 础上开花结果的。
致
川 第一次技术革命
在十七、八世纪，牛顿力学和热力学的发展，顺应了第 远
一次技术革命的需要，其主要标志是蒸汽机的发明、改进
和广泛应用，用机器代替人的劳动，人类的劳动生产力第
一次获得解放。当然第一次技术革命反过来也促进了经典
物理学的发展.
海
大
纳 ★物理学的研究对象
道
百
从空间尺度上包括：小到微不足道的亚 致
川 核粒子，大到浩瀚的宇宙。
远
质子(proton )10−15 m → 宇宙(universe )1026 m
时间尺度上:早至宇宙的起源，晚至遥远
的将来。
微观粒子的最短寿命 10−24 s → 宇宙年龄 150亿年（1018 s）
海南大学
联合国大会，承认物理学为了解自然界提供了重要基
海 础；
大
纳
注意到物理学及其应用是当今众多技术进步的基石； 确信物理教育提供了建设人类发展所必需的科学基础道
百 设施的工具，
致
川 意识到2005年是爱因斯坦关键性科学发现一百周 远
最新2019-第16次课第六章气体动理学基础-PPT课件
dN 4 ( m)3 2e2m kTv2v2dv
N 2kT
2.麦克斯韦速率分布函数：
f (v )
dN
4(
m
) e v 3 2
m v2 2kT
2
N dv 2kT
二.麦克斯韦速率分布律
3.麦克斯韦速率分布曲线：
0.5
f(v) 4 ( m)3 2e2m kTv2v2
2kT
m
6.4 能量均分定理
一.自由度 i 确定物体空间位置所需的独立坐标数
» 单原子分子：i = t = 3 » 刚性双原子分子：i = t + r = 5 » 刚性三原子及多原子分子：i = t + r = 6 » 非刚性双原子分子： i = t + r + s = 6 » 非刚性多原子分子：i = t + r + s
f(v )
f(v )
2) f (v )dv 1 0
3) f ( v ) 极大值对应的
速率
vvdv v p
v
最概然速率 v p
v p 附近单位速率区间的分子数
占总分子数的百分比最大
二.麦克斯韦速率分布律
1.分布律
在平衡态下，气体分子速率在 v 到v dv 区间
的分子数占总分子数的百分比 (概率)
6.5 麦克斯韦速率分布律
2. 速率分布矩方图：
N N v
用面积代表 N N
6.2% 12.8%
22.7%
6.2%
4.0%
0 90 140 190 240 290 340 390 v
2.速率分布矩方图：
1)每个小长方形面积代表某速率区间的分子数 占总分子数的百分比N/N
N 2kT
2.麦克斯韦速率分布函数：
f (v )
dN
4(
m
) e v 3 2
m v2 2kT
2
N dv 2kT
二.麦克斯韦速率分布律
3.麦克斯韦速率分布曲线：
0.5
f(v) 4 ( m)3 2e2m kTv2v2
2kT
m
6.4 能量均分定理
一.自由度 i 确定物体空间位置所需的独立坐标数
» 单原子分子：i = t = 3 » 刚性双原子分子：i = t + r = 5 » 刚性三原子及多原子分子：i = t + r = 6 » 非刚性双原子分子： i = t + r + s = 6 » 非刚性多原子分子：i = t + r + s
f(v )
f(v )
2) f (v )dv 1 0
3) f ( v ) 极大值对应的
速率
vvdv v p
v
最概然速率 v p
v p 附近单位速率区间的分子数
占总分子数的百分比最大
二.麦克斯韦速率分布律
1.分布律
在平衡态下，气体分子速率在 v 到v dv 区间
的分子数占总分子数的百分比 (概率)
6.5 麦克斯韦速率分布律
2. 速率分布矩方图：
N N v
用面积代表 N N
6.2% 12.8%
22.7%
6.2%
4.0%
0 90 140 190 240 290 340 390 v
2.速率分布矩方图：
1)每个小长方形面积代表某速率区间的分子数 占总分子数的百分比N/N
[理学]大学物理课件第8章气体动理论PPT 100页
![[理学]大学物理课件第8章气体动理论PPT 100页](https://img.taocdn.com/s3/m/bb1283903169a4517623a30c.png)
分子在每一平动自由度 上具有相同的平均动能.
只是反映分子向各个方向
运动的机会均等。
h
38
五.理想气体的内能及计算
（整体）
一般气体：内 能 动能 势能 单:
Emol 3RT/2
理想气体： 内能 动能
M m NiT
E
N
i 2
k
T
Nm NAm
i 2
k
NAT
EMi RT i RT
2
2
双: Emol 5RT/2
i Ni
z
x y z
x2 y2 z2
h
x
ix N i x i N i
i
2 ix
N
i
2 x
i
Ni
i
19
0
x y z
x2 y2 z2
iiˆx xiˆy yiˆzz
2 i
i2xi2yi2z
2 x2y2z2
x2
y2
z2
12
3
h
20
3.分子在各处分布的等几率假设 无外场时 分子在各处出现的概率相同
h
8
2.气体分子系统的统计分布
• 统计物理的基本思想 宏观上的一些物理量是组成系统的大量分子
进行无规运动的一些微观量的统计平均值
宏观量： 实测的物理量 如 P T E 等 微观量： 组成系统的粒子(分子、原子、或其它) 的质量、动量、能量等等. 无法直接测量的量.
h
9
解决问题的一般思路 •从单个粒子的行为出发
(1) 宏观物体是由大量微观粒子---分子或 原子组成，分子之间存在间隙。 (2) 分子在不停地运动着，是无规则的， 其剧烈程度与物体温度有关。 (3) 分子之间有相互作用力。
胡盘新主编《普通物理学简明教程》课件pdf-03刚体的定轴转动
ρ
：质量面密度 ：质量体密度
华海南热南带大农业学大学
第三章 刚体的定轴转动
Example2 -P97-3-3
例题3-3 一质量为m 、长为 l 的均匀细长棒，求
通过棒中心并与棒垂直的轴的转动惯量 .
海
O
纳
Or
大 道
百
− l 2 O´ dr l 2
O´ dr
l致
川
r 解 设棒的线密度为λ ，取一距离转轴 OO´ 为 远
立 川
道岛 致 生
远
业
根
华海南热南带大农业学大学
第第三三章章 刚刚体体的的定转轴动转动
§3-1 刚体的平动、转动和定轴转动
刚体定轴转动（一
维转动）的转动方向可
儋 海
以用角速度的正负来表
纳州 百
示. 角加速度
αK
=
dωK
立 川
dt
业 定轴转动的特点
ωzK
z
大宝
ωK
道岛
致
ω >0 ω <0
生
远
根
1） 2）
ρ
2
m
πR2
2π
ρ
dρ
= 1 mR2 4
oρ
大
dm
道
致
远
可见，转动惯量与刚体的质量分布有关。
海南大学
第第三三章章 刚刚体体的的定转轴动转动
Example
§3-1 刚体的平动、转动和定轴转动
例2: 计算质量为m, 半径为R的均匀薄圆环的转动惯量.
轴与圆环平面垂直并通过圆心。
儋
海 解: 如图各质元到轴的垂直距离相等
处的质量元 dm = λdr dJ = r 2dm = λr 2dr
气体动理论基础课件
y
l1
A2
? iy
0
? iz
? A1 l2 ?i
? ix
x l3
z 10
第3章 气体动理论基础
1.一个i分子碰撞一?次给 A1的冲量
y
i分子速度为 ? i? ix
A2
器壁受的冲量为： 2m? ix
0
2. dt时间内i的分子对A1的冲量
么，这两个系统彼此也处于热平衡。 (热平衡定律 )。
热平衡定律说明，处在相互热平衡状态的系统必 定拥有某一个共同的宏观物理性质。 定义: 处在相互热平衡状态的系统所具有的共同的 宏观性质叫 温度。
? 一切处于同一热平衡态的系统有相同的温度 ２.温标
温度的数值表示法。
摄氏温标、热力学温标
T ? t ? 273.715
第3章 气体动理论基础
三.理想气体状态方程
pV
?
M RT M mol
?
nRT
克拉珀龙方程
Mmol为气体的摩尔质量； M为气体的质量；
R为普适气体常量， R=8.31(J/mol -1﹒K-1)；
?平衡态还常用状态图中的一个点来表示 (p －V图、p－T图、V－T图)
p A(p1,V1,T1)
B(p2,V2,T2)
4
3.热力学系统的描述
第3章 气体动理论基础
宏观量: 平衡态下用来描述系统宏观属性的物理量。 描述系统热平衡态的相互独立的一组宏观量 ,叫系
统的 状态参量 。
如：气体的 p、V、T
一组态参量
描述 对应
一个平衡态
态参量之间的函数关系 称为状态方程 (物态方程 )。
f ( p,V ,T ) ? 0
微观量: 描述系统内个别微观粒子特征的物理量。 如: 分子的质量、 直径、速度、动量、能量 等。
胡盘新主编《普通物理学简明教程》课件ppt-05静止电荷的电场
大 大 道 道 致致 远
百百
1） 文字表述： 在真空中，两个静止点电荷 ） 文字表述： 在真空中， 之间的相互作用力大小， 之间的相互作用力大小，与它们的电量的乘 积成正比，与它们之间距离的平方成反比； 积成正比，与它们之间距离的平方成反比； 作用力的方向沿着它们的联线， 作用力的方向沿着它们的联线，同号电荷相 异号电荷相吸。 斥，异号电荷相吸。
大 道 致
海 南 大 学
第五章 静止电荷的电场
海 纳 百
在没有净电荷出入边界的系 统中,电荷的代数和保持不变 代数和保持不变. 统中,电荷的代数和保持不变. 1）自然界的基本守恒定律之一 ）
电荷守恒定律
∑Q
i
=c
γ γ -e +-e +e ⊕ γ γ
2）电荷可以成对产生或 ） 湮灭， 湮灭，但代数和不变
大 大 道 道 致致 远
海 海南大学 南 大 学
第五章 静止电荷的电场
起电的实质
海 纳 百
所谓起电，实际上是通过某种作用，使物体内 所谓起电，实际上是通过某种作用， 电子不足或者过多而呈现带电状态。 电子不足或者过多而呈现带电状态。 通过摩擦可是两个物体接触面温度升高， 通过摩擦可是两个物体接触面温度升高，促使一 定量的电子获得足够的动能从一个物体迁移到另 一个物体，从而使获得更多电子的物体带负电， 一个物体，从而使获得更多电子的物体带负电， 失去电子的物体带正电。 失去电子的物体带正电。
海 南 大 学
第五章 静止电荷的电场 第五章 静止电荷的电场
§10-1 电荷 库仑定律
四、库仑定律
1
海 纳 海 纳 川
点电荷模型
（ d << r12）
百百
1） 概念：当带电体的大小和形状可以忽略时 ） 概念：当带电体的大小和形状可以忽略时, 可把电荷看成是一个带电的点，称为点电荷 可把电荷看成是一个带电的点，称为点电荷 v − q2
百百
1） 文字表述： 在真空中，两个静止点电荷 ） 文字表述： 在真空中， 之间的相互作用力大小， 之间的相互作用力大小，与它们的电量的乘 积成正比，与它们之间距离的平方成反比； 积成正比，与它们之间距离的平方成反比； 作用力的方向沿着它们的联线， 作用力的方向沿着它们的联线，同号电荷相 异号电荷相吸。 斥，异号电荷相吸。
大 道 致
海 南 大 学
第五章 静止电荷的电场
海 纳 百
在没有净电荷出入边界的系 统中,电荷的代数和保持不变 代数和保持不变. 统中,电荷的代数和保持不变. 1）自然界的基本守恒定律之一 ）
电荷守恒定律
∑Q
i
=c
γ γ -e +-e +e ⊕ γ γ
2）电荷可以成对产生或 ） 湮灭， 湮灭，但代数和不变
大 大 道 道 致致 远
海 海南大学 南 大 学
第五章 静止电荷的电场
起电的实质
海 纳 百
所谓起电，实际上是通过某种作用，使物体内 所谓起电，实际上是通过某种作用， 电子不足或者过多而呈现带电状态。 电子不足或者过多而呈现带电状态。 通过摩擦可是两个物体接触面温度升高， 通过摩擦可是两个物体接触面温度升高，促使一 定量的电子获得足够的动能从一个物体迁移到另 一个物体，从而使获得更多电子的物体带负电， 一个物体，从而使获得更多电子的物体带负电， 失去电子的物体带正电。 失去电子的物体带正电。
海 南 大 学
第五章 静止电荷的电场 第五章 静止电荷的电场
§10-1 电荷 库仑定律
四、库仑定律
1
海 纳 海 纳 川
点电荷模型
（ d << r12）
百百
1） 概念：当带电体的大小和形状可以忽略时 ） 概念：当带电体的大小和形状可以忽略时, 可把电荷看成是一个带电的点，称为点电荷 可把电荷看成是一个带电的点，称为点电荷 v − q2
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平衡状态
道 致 远
态
A
若 A 和 B、B 和 C 分别热平 衡，则 A 和 C 一定热平衡。 （热力学第零定律）
海 南 大 学
08气体动理论
处在相互热平衡状态的系统拥有某一共同的宏观 物理性质，这个性质称为温度. 温标：温度的数值表示方法。
海 纳 百 川
华氏温标：1714年荷兰华伦海特建立，以水结冰的温 大 度为32°F，水沸腾的温度为212°F 道 摄氏温标：1742年瑞典天文学家摄尔修斯建立，以冰 的熔点定为0°C，水的沸点定为100°C， 热力学温标：与工作物质无关的温标，由英国的开尔 文建立，与摄氏温度的关系为
海 南 大 学
2
2
08气体动理论 第八章 气体动理论
§ 8-2 分子热运动和统计规律
§ 8-2 分子热运动和统计规律
宏观物体都是由大量不停息地运动着的、彼此 有相互作用的分子或原子组成 .
海 海 纳 纳 百 百
现代的仪器已可以观察和测量分子或原子的大 小以及它们在物体中的排列情况, 例如 X 光分析仪, 电子显微镜, 扫描隧道显微镜等. 利用扫描隧道显 微镜技术把一个个原 子排列成 IBM 字母 的照片. 对于由大量分子组成的热力学系统从微观上加 以研究时, 必须用统计的方法.
研究方法
海 海 纳 纳 百 百
统计平均
宏观量
大
1. 热力学 —— 宏观描述
实验经验总结，
川 川
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；
大 给出宏观物体热现象的规律， 道 道 致 致 远 远
3）应用宏观参量 .
海 海南大学 南 大 学
o
1）单一性（
川 川
V
大 道 道 致 致 远 远
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）.
海 海南大学 南 大 学
08气体动理论 第八章 气体动理论
§ 8-1状态 过程 理想气体
2. 平衡过程 (准静态过程) — 状态变化的过程进行的足够缓慢, 以致于每一个中间态都无限接近平衡态. 非平衡过程
海 纳 百 川
1 pi n V • 02
2
a pi 2 V0
大
RT a p 2 V0 b V0
质量为 m 的气体
a ( p 2 )(V0 b) RT V0
2 2 2
道 致 远
m a m m (p )(V b) RT M V M M
a = 0.84 105 Pa l2/mol b = 0.0305 l/mol
海 南 大 学
海 纳 百 川
大 道 致 远
08气体动理论
1.构成气体的分子数是大量的。
在标准状态下，对于同一物质气体的密度大约为液体 的1/1000。设液体分子是紧密排列的，则气体分子之间的 距离大约是分子本身线度（10-10 m） 的(1000) 1/3倍,即10倍 左右。所以把气体看作是彼此相距很大间隔的分子集合。
大
川 川
p
真空膨胀
p,V , T
( p ,V , T )
大 道 道 致 致 远 远
( p ' ,V ' , T )
o
V
海 海南大学 南 大 学
p ,V ,T'Fra bibliotek'
08气体动理论 第八章 气体动理论
§ 8-1状态 过程 理想气体
平衡态的特点
海 海 纳 纳 百 百
p
* ( p ,V , T )
大
( p ,V , T )
08气体动理论
海 纳 百 川
大 道 致 远
海 南 大 学
08气体动理论 第八章 气体动理论
§ 8-1状态 过程 理想气体
研究对象 热现象 : 与温度有关的物理性质的变化。
海 海 纳 纳 百 百
热运动 : 构成宏观物体的大量微观粒子的永不 休止的无规运动 .
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 .
海 纳 百 川
M mol pV m' RT 0.032 10 106 5 / 8 8.31103 6.67 102 kg 8.31(273 27)
所以漏去的氧气的质量为
大 道 致 远
m m m ' 0.10 6.67 10 3.3310 kg
大 道 道 致 致 远 远
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）.
海 海南大学 南 大 学
T 273.15 t
08气体动理论
温度 初
海 纳 百 川
表征物体的冷热程度
A B 绝热板
A、B 两体系互不影响各自
态 末
达到平衡态
大
A B
C B
导热板
A、B 两体系达到共同的热
海 南 大 学
08气体动理论
Example-P5-8-2
海 纳 百 川
例题8-2 容器内装有氧气，质量为 0.10kg，压强为 10105 Pa ，温度为 47°C。因为容器漏气， 经过若 干时间后，压强降到原来的 5/8，温度降到 27°C。 问(1)容器的容积有多大？ (2)漏去了多少氧气？ 解:(1)根据理想气体状态方程，
m pV RT M mol
大 道 致 远
求得容器的容积 V 为
mRT V M mol p 0.10 8.31 (273 47) 8.31103 m3 0.032 10 105
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08气体动理论
若漏气若干时间之后，压强减小到 p，温度降 到 T’。如果用m 表示容器中剩余的氧气的质量， 从状态方程求得
大
川 川
大 道 道 致 致 远 远
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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08气体动理论 第八章 气体动理论
§ 8-1状态 过程 理想气体
微观量
已知 p1=8.5104Pa, p2=4.2106Pa,T1=320K，V1:V2=1:17
所以
p2V2 4.2 106 1 T2 T1 (273 47) 930K 4 p1V1 8.5 10 17
这一温度已超过柴油的燃点，所以柴油喷入气缸 时就会立即燃烧，发生爆炸推动活塞作功。
致 远
T t 273
单位为开(K)，称为热力学温度.
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08气体动理论 第八章 气体动理论
§ 8-1状态 过程 理想气体
二 、平衡态和平衡过程 一定量的气体，在不受外界的影响下, 经过 一定的时间, 系统达到一个稳定的, 宏观性质不随 时间变化的状态称为平衡态 .（理想状态）
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08气体动理论
3. 分子在作永不停息的运动，其剧烈程度与温度有关。
在连续两次碰撞之间分子所经历的路程平均为10-7 m , 而分子的平均速率很大,约为500 m/s。因此,平均大约经过 10-10s,分子与分子碰撞一次,即在1s内,一个分子将受到10 10 次碰撞。分子碰撞的瞬间大约是10-12 s,这一时间远小于分 子自由运动所经历的平均时间(10-10s)。因此 ,在分子的连 续两次碰撞之间,分子的运动可看作由其惯性支配的自由 运动。
热力学
相辅相成
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气体动理论
08气体动理论
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大 道 致 远
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08气体动理论
研究物质热现象、热运动的学科 微 观 以气体分 子热运动 规律为基 础，用统 计方法。 理论体系 研究方法 宏 观
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统 计 物 理 学
大
以事实 为基础， 应用热 力学基 本定律
一 、 气体的物态参量及其单位（宏观量）
海 海 纳 纳 百 百
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）.
单位：
2
p,V , T
大
川 川
1Pa 1N m 标准大气压： 45 纬度海平面处, 0 C 时的大气压. 5 1atm 1.01310 Pa
2 体积 V : 气体所能达到的最大空间（几何 描述）. 3 3 3 3 单位： 1m 10 L 10 dm
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大 道 致 远
08气体动理论
2.统计性 但从大量分子的整体的角度看，存在一定 的统计规律，即统计性。
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大 道 致 远
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08气体动理论
二、分子热运动的基本特征
分子热运动的基本特征是永恒的运动与频繁 的相互碰撞。它与机械运动有本质的区别，故不 能简单应用力学定律来解决分子热运动问题。 1.无序性 某个分子的运动， 是杂乱无章的，无序 的；各个分子之间的 运动也不相同，即无 序性；这正是热运动 与机械运动的本质区 别。
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大
川 川
大 道 道 致 致 远 远
08气体动理论
一、分子热运动的图像
分子热运动：大量分子做 永不停息的无规则运动。
由实验可知，热现象 是物质中大量分子无规则 运动的集体表现，人们把 大量分子的无规则运动叫 做分子热运动，即所谓的 布朗运动(1827年）。 工s08-布朗运动swf
摩尔气体常量
p1V1 p2V2 T1 T2
m pV RT M
道 致 远
态
A
若 A 和 B、B 和 C 分别热平 衡，则 A 和 C 一定热平衡。 （热力学第零定律）
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08气体动理论
处在相互热平衡状态的系统拥有某一共同的宏观 物理性质，这个性质称为温度. 温标：温度的数值表示方法。
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华氏温标：1714年荷兰华伦海特建立，以水结冰的温 大 度为32°F，水沸腾的温度为212°F 道 摄氏温标：1742年瑞典天文学家摄尔修斯建立，以冰 的熔点定为0°C，水的沸点定为100°C， 热力学温标：与工作物质无关的温标，由英国的开尔 文建立，与摄氏温度的关系为
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2
2
08气体动理论 第八章 气体动理论
§ 8-2 分子热运动和统计规律
§ 8-2 分子热运动和统计规律
宏观物体都是由大量不停息地运动着的、彼此 有相互作用的分子或原子组成 .
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现代的仪器已可以观察和测量分子或原子的大 小以及它们在物体中的排列情况, 例如 X 光分析仪, 电子显微镜, 扫描隧道显微镜等. 利用扫描隧道显 微镜技术把一个个原 子排列成 IBM 字母 的照片. 对于由大量分子组成的热力学系统从微观上加 以研究时, 必须用统计的方法.
研究方法
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统计平均
宏观量
大
1. 热力学 —— 宏观描述
实验经验总结，
川 川
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；
大 给出宏观物体热现象的规律， 道 道 致 致 远 远
3）应用宏观参量 .
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o
1）单一性（
川 川
V
大 道 道 致 致 远 远
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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08气体动理论 第八章 气体动理论
§ 8-1状态 过程 理想气体
2. 平衡过程 (准静态过程) — 状态变化的过程进行的足够缓慢, 以致于每一个中间态都无限接近平衡态. 非平衡过程
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1 pi n V • 02
2
a pi 2 V0
大
RT a p 2 V0 b V0
质量为 m 的气体
a ( p 2 )(V0 b) RT V0
2 2 2
道 致 远
m a m m (p )(V b) RT M V M M
a = 0.84 105 Pa l2/mol b = 0.0305 l/mol
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大 道 致 远
08气体动理论
1.构成气体的分子数是大量的。
在标准状态下，对于同一物质气体的密度大约为液体 的1/1000。设液体分子是紧密排列的，则气体分子之间的 距离大约是分子本身线度（10-10 m） 的(1000) 1/3倍,即10倍 左右。所以把气体看作是彼此相距很大间隔的分子集合。
大
川 川
p
真空膨胀
p,V , T
( p ,V , T )
大 道 道 致 致 远 远
( p ' ,V ' , T )
o
V
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p ,V ,T'Fra bibliotek'
08气体动理论 第八章 气体动理论
§ 8-1状态 过程 理想气体
平衡态的特点
海 海 纳 纳 百 百
p
* ( p ,V , T )
大
( p ,V , T )
08气体动理论
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大 道 致 远
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08气体动理论 第八章 气体动理论
§ 8-1状态 过程 理想气体
研究对象 热现象 : 与温度有关的物理性质的变化。
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热运动 : 构成宏观物体的大量微观粒子的永不 休止的无规运动 .
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 .
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M mol pV m' RT 0.032 10 106 5 / 8 8.31103 6.67 102 kg 8.31(273 27)
所以漏去的氧气的质量为
大 道 致 远
m m m ' 0.10 6.67 10 3.3310 kg
大 道 道 致 致 远 远
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）.
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T 273.15 t
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温度 初
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表征物体的冷热程度
A B 绝热板
A、B 两体系互不影响各自
态 末
达到平衡态
大
A B
C B
导热板
A、B 两体系达到共同的热
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Example-P5-8-2
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例题8-2 容器内装有氧气，质量为 0.10kg，压强为 10105 Pa ，温度为 47°C。因为容器漏气， 经过若 干时间后，压强降到原来的 5/8，温度降到 27°C。 问(1)容器的容积有多大？ (2)漏去了多少氧气？ 解:(1)根据理想气体状态方程，
m pV RT M mol
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求得容器的容积 V 为
mRT V M mol p 0.10 8.31 (273 47) 8.31103 m3 0.032 10 105
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若漏气若干时间之后，压强减小到 p，温度降 到 T’。如果用m 表示容器中剩余的氧气的质量， 从状态方程求得
大
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大 道 道 致 致 远 远
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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08气体动理论 第八章 气体动理论
§ 8-1状态 过程 理想气体
微观量
已知 p1=8.5104Pa, p2=4.2106Pa,T1=320K，V1:V2=1:17
所以
p2V2 4.2 106 1 T2 T1 (273 47) 930K 4 p1V1 8.5 10 17
这一温度已超过柴油的燃点，所以柴油喷入气缸 时就会立即燃烧，发生爆炸推动活塞作功。
致 远
T t 273
单位为开(K)，称为热力学温度.
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§ 8-1状态 过程 理想气体
二 、平衡态和平衡过程 一定量的气体，在不受外界的影响下, 经过 一定的时间, 系统达到一个稳定的, 宏观性质不随 时间变化的状态称为平衡态 .（理想状态）
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3. 分子在作永不停息的运动，其剧烈程度与温度有关。
在连续两次碰撞之间分子所经历的路程平均为10-7 m , 而分子的平均速率很大,约为500 m/s。因此,平均大约经过 10-10s,分子与分子碰撞一次,即在1s内,一个分子将受到10 10 次碰撞。分子碰撞的瞬间大约是10-12 s,这一时间远小于分 子自由运动所经历的平均时间(10-10s)。因此 ,在分子的连 续两次碰撞之间,分子的运动可看作由其惯性支配的自由 运动。
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相辅相成
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研究物质热现象、热运动的学科 微 观 以气体分 子热运动 规律为基 础，用统 计方法。 理论体系 研究方法 宏 观
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统 计 物 理 学
大
以事实 为基础， 应用热 力学基 本定律
一 、 气体的物态参量及其单位（宏观量）
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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）.
单位：
2
p,V , T
大
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1Pa 1N m 标准大气压： 45 纬度海平面处, 0 C 时的大气压. 5 1atm 1.01310 Pa
2 体积 V : 气体所能达到的最大空间（几何 描述）. 3 3 3 3 单位： 1m 10 L 10 dm
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2.统计性 但从大量分子的整体的角度看，存在一定 的统计规律，即统计性。
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二、分子热运动的基本特征
分子热运动的基本特征是永恒的运动与频繁 的相互碰撞。它与机械运动有本质的区别，故不 能简单应用力学定律来解决分子热运动问题。 1.无序性 某个分子的运动， 是杂乱无章的，无序 的；各个分子之间的 运动也不相同，即无 序性；这正是热运动 与机械运动的本质区 别。
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一、分子热运动的图像
分子热运动：大量分子做 永不停息的无规则运动。
由实验可知，热现象 是物质中大量分子无规则 运动的集体表现，人们把 大量分子的无规则运动叫 做分子热运动，即所谓的 布朗运动(1827年）。 工s08-布朗运动swf
摩尔气体常量
p1V1 p2V2 T1 T2
m pV RT M