5-1平衡态_理想气体物态方程_热力学第零定律
理想气体物态方程
在气体压强趋近于零的 极限情况下，可以引入理 想气体温标的定义，并且 这时玻意耳定律和阿伏伽 德罗定律都严格成立，据 此，就能导出理想气体物 态方程。
对于定压气体温度计有 V(T)=VtrT(V)/273.16K. 用此温度计内气体的压强(即 ptr)乘上式两端可得 ptrV(T)=ptrVtrT(V)/273.16K =ptr( vtr)T(V)/273.16K =(ptrvtr /273.16K)T(V).
若令(ptrvtr /273.16K)=R， 在气体压强趋近于零的极限 情况下就得到 pV= RT. 这样，根据玻意耳定律和 阿伏伽德罗定律，再利用理 想气体温标的定义，就可以 导出理想气体物态方程。
在等温条件下随意将此 温度计内气体的压强和体 积分别改变为任) =(ptrvtr /273.16K)T(V).
在气体压强趋近于零的极 限情况下，按照理想气体温 标的定义，T(V)将趋近于理 想气体温度(即热力学温度) T，同时根据阿伏伽德罗定 律可知(ptrvtr /273.16K)也将 是与气体性质无关的常量。
平衡态理想气体物态方程热力学第零定律
目录
• 理想气体物态方程 • 平衡态理想气体 • 热力学第零定律 • 平衡态理想气体物态方程与热力
学第零定律的关系
01
理想气体物态方程
理想气体定义
理想气体是一种理想化的气体模型， 它忽略了气体分子间的相互作用和分 子本身的体积，只考虑分子间的碰撞 和热运动。
02
平衡态理想气体
平衡态的定义
平衡态
当一个系统与外界没有能量和物质的交换时，系统内 部各部分之间达到相对平衡的状态。
动态平衡
系统内部各部分之间虽然达到相对平衡，但仍然在不 断进行着微观运动和相互作用。
热平衡
系统内部各部分之间达到相同的温度，不再发生热交 换。
平衡态理想气体的特性
分子间无相互作用力
01 02 03 04
理想气体物态方程在热力学、化学和工程领域中有着广泛的应用。
通过理想气体物态方程，可以计算气体的压力、体积和温度之间的关 系，了解气体的性质和行为。
在化学反应中，理想气体物态方程可以帮助我们了解反应前后气体的 状态变化，从而推导反应热力学参数。
在工程领域中，理想气体物态方程可以用于计算气体的流量、换热器 效率以及各种气体的热力学性能参数。
平衡态理想气体物态方程和热力学第零定律的应用可以帮助我们更好地理解气体系统的性质和行为， 为相关领域的研究提供理论支持和实践指导。
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在研究和设计热力系统时，该定律也是必不可少的， 因为它为确定不同部分之间的热平衡提供了基础。
在气象学、化学工程、航天工程等领域中，热力学第 零定律也是重要的理论基础之一。
04
平衡态理想气体物态方程与 热力学第零定律的关系
物理学20-理想气体的状态方程
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8
平衡态与稳定态的区别
平衡态（equilibrium state）：
在不受外界影响的条件下（与外界无任何
形式的物质与能量交换），系统的宏观性质
稳定态可以划分成一系列近似的平衡态。
平衡态判据：系统内部温度均匀、压强均匀。
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10
平衡态系统 系统分类（按系统所处状态）：
非平衡态系统 热平衡态: 在无外界的影响下，不论系统初始状态如 何，经过足够长的时间后，系统的宏观性质不随时间 改变的稳定状态。
平衡条件: (1) 系统与外界在宏观上无能量和物质的交换， (2) 系统的宏观性质不随时间改变。
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热力学系统的平衡态
• 热力学系统(thermodynamic system), 简称系统(system), 它是指在给定的范围内, 由大量的微观粒子所组成的宏观
物体.
例如: 气缸
外界 系统
外界
• 对所研究的热力学系统能够发生相互作用的其它物体, 称 为外界或环境.
• 与外界没有任何相互作用的热力学系统, 称为孤立系统 (isolated system). 它只是一个理想的概念.
• 与外界有能量交换, 但没有物质交换的热力学系统, 称为 封闭系统(closed system).
• 与外界既有能量交换, 又有物质交换的热力学系统, 称为 开放系统(open system).
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7
我们主要讨论系统宏观状态的一种特殊情况即所谓的平衡态.
• 平衡态(equilibrium state)是指热力学系统内部 没有宏观的粒子流动和能量流动的状态, 这时系 统的各种宏观性质不随时间变化.
11 平衡态、温度、理想气体状态方程(1)
1.1 平衡态、温度、理想气体状态方程1.1.1 平衡态 在热学中作为研究对象的宏观物体是由大量原子、分子、电子等微观粒子所组成的。
宏观物体很复杂，而且还与周围的其他物体发生作用。
我们把所研究的物体称为系统，而把 与系统发生作用的周围的物体称为环境或外界。
如果所研究的系统与外界既不能交换能量，又不交换物质，我们称此系统为孤立系； 如果系统与外界交换能量而不交换物质，称此系统为封闭系；如果系统与外界既交换能量又 交换物质，称此系统为开放系。
如果所研究的系统的各部分完全一样，称它为均匀系或单相系，如气体。
如果所研究 的系统的各部分不同且有界面时，称它为非均匀系或复相系，如液体和蒸汽共存的系统。
系统的性质是多方面的，包括力学性质、电磁学性质等，我们在研究一种性质时，往 往认为其他性质因定不变而不考虑，如研究系统的力学性质时，就不管电磁学性质和化学性 质等，这样就形成了物理学的不同分支。
不同分支将引进不同的状态参量来描述，它们均是 对实际系统的抽象。
1.1.1.1 平衡态 在热力学中我们着重研究一种特殊状态——平衡态。
首先来定义热力学平衡： 在没有外界影响的前提下，物体各部分的性质在长时间内不发生变化。
如在力学中，平衡态是指在没有外界影响的条件下，物体的力学性质在长时间内不发 生变化。
在热力学中，处于平衡态的物体要求：包括力学性质 、电磁学性质、化学性质和几 何性质在长时间内不发生变化。
它比其他学科分支的定义更加严格，故给其一个特殊名词： 热 力学平衡态。
热力学平衡包括力学平衡、化学平衡、热平衡和相平衡，这四种平衡都达到了，才称热 力学平衡态。
热力学平衡态是一种动态平衡，称为热动平衡。
热动平衡表现为宏观上平衡， 但 仍会发生偏离平衡态的微小偏差，称为涨落。
“热力学平衡”与“热平衡”是不一样的。
热力学平衡是各种性质均达到稳定；而热平衡专指温度相同。
1.1.1.2 状态参量 状态参量是指确定系统状态的量。
理想气体定律和状态方程
理想气体定律和状态方程理想气体定律和状态方程是描述气体性质和行为的基本规律。
它们在物理、化学和工程等领域广泛应用，对于研究气体的性质和用途具有重要意义。
本文将对理想气体定律和状态方程进行介绍和探讨。
一、理想气体定律理想气体定律又称为波义耳-马略特定律，是描述理想气体在常温常压下的性质和行为的基本关系式。
根据理想气体定律，气体的压强、体积和温度之间存在着以下关系：P·V = n·R·T其中，P表示气体的压强，V表示气体的体积，n表示气体的摩尔数，T表示气体的温度，R为气体常数。
理想气体定律的推导基于一些假设，包括气体分子间无相互作用、体积可以忽略不计等。
尽管在实际气体中这些假设并不完全成立，但在很多情况下，理想气体定律仍然能够提供足够准确的结果。
二、状态方程状态方程是描述气体性质和行为关系的方程，它与理想气体定律密切相关。
根据理想气体定律，我们可以推导出不同的状态方程，其中最著名的是理想气体状态方程和范德瓦尔斯状态方程。
1. 理想气体状态方程理想气体状态方程将理想气体定律中的气体常数R引入，从而得到更加简洁的表达式：PV = nRT这里的P、V、T和n分别代表气体的压强、体积、温度和摩尔数。
理想气体状态方程适用于常温常压下的气体，尤其在实验和工程计算中得到广泛应用。
2. 范德瓦尔斯状态方程范德瓦尔斯状态方程是对理想气体状态方程的修正和推广。
考虑到实际气体分子之间的相互作用和体积不可忽略的情况，范德瓦尔斯引入了修正因子，并将气体分子体积和分子间力引入状态方程中：(P + an^2/V^2)(V - nb) = nRT其中，a和b分别为范德瓦尔斯常数，与气体的性质和分子间相互作用有关。
范德瓦尔斯状态方程适用于高压、低温或气体间分子相互作用显著的情况。
三、应用及意义理想气体定律和状态方程在物理、化学和工程领域有广泛的应用。
它们被用于研究和解释气体的性质、探索气体行为、进行气体工程计算等方面。
热学第零定律
M1 T1 P1 M2 T2 P2
L 2
（2）：设竖直放置后，氢气压强为 P1，氮气的压强为P2
对于N2
L 2
P 2V P 2 LS M2 R T2 2T 2 Mmol 2
H2 N2
M1 T1 P1 M2 T2 P2
L 2
L 2
P 2 LSMmol 2 (1) T 2 2M 2 R Mg (2) P 2 P1 S
得容器的体积为：
M1 pV RT1 1 Mmol
M 1RT 1 0.100 8.31 320 V 2 6 Mmol P1 3.2 10 1.01310 8.30103 (m3 )
M2 RT2 （2）设漏气后剩余氧气为M2 ，由 p2V Mmol
Mmol P 2V M2 RT 2 2 6 3 3.2 10 1.10310 8.2010 5 8.31 300 8 2 6.6610 (kg )
PV=RT
P不变
=1mol
V不变
PV/T=R
查理定律 P/T=constant
P
T1 T2 T3
P1
0
T1 T2
T3
等温线
V1
V
根据状态方程，系统的压强、体积、温度中任两 个量一定，就可确定系统的状态，因此常用P-V 图中 的一条曲线来表示系统的准静态过程，曲线上任一点 都表示气体的一个平衡态，这种图叫状态图。
P3→０ T(p) → 373.15k
对理想气体需加一极限条件P3→０，这以极限温标 叫作理想气体温标。 定义式为：
p T limT ( p) 273.16 lim (体积V 不变) P3 0 P3 0 P 3
四．热力学温标
热力学系统的平衡态和物态方程
目录第一章热力学系统的平衡态和物态方程 (1)第二章热力学第一定律 (9)第三章热力学第二定律与熵 (22)第四章均匀物质的热力学性质 (34)第五章相变 (47)第六章近独立粒子的最概然分布 (59)第七章玻耳兹曼统计 (69)第八章玻色统计和费米统计 (77)第一章热力学系统的平衡态和物态方程基本要求1.掌握平衡态、温度等基本概念;2.理解热力学第零定律;3.了解建立温标的三要素;4.熟练应用气体的物态方程。
主要内容一、平衡态及其状态参量1.平衡态在不受外界条件影响下，系统各部分的宏观性质长时间不发生变化的状态称为平衡态。
注意:(1) 区分平衡态和稳定态.稳定态的宏观性质虽然不随时间变化,但它是靠外界影响来维持的.(2) 热力学系统处于平衡态的本质是在系统的内部不存在热流和粒子流。
意味着系统内部不再有任何宏观过程.(3) 热力学平衡态是一种动态平衡，常称为热动平衡。
2.状态参量用来描述系统平衡态的相互独立的物理量称之为状态参量。
其他的宏观物理量则可以表达为状态参量的函数，称为状态函数。
在热力学中需要用几何参量、力学参量、化学参量和电磁参量等四类参量来描述热力学系统的平衡态。
简单系统只需要两个独立参量就能完全确定其平衡态.二、温度与温标1.热力学第零定律与第三个物体处于热平衡的两个物体，彼此也一定处于热平衡。
这个实验规律称为热力学第零定律。
由该定律可以得出温度的概念,也可以证明温度是态函数.2.温标温标是温度的数值表示法分为经验温标(摄氏温标、华氏温标、理想气体温标等)和热力学温标两类.三、物态方程物态方程就是给出温度与状态参量之间的函数关系。
具有n 个独立参量的系统的物态方程是 ()12,,,0n f x x x T = 或 ()12,,n T T x x x =简单系统（均匀物质）物态方程为()0,,=T V p f 或 (),T T p V = 物态方程有关的反映系统属性的物理量（1） 等压体胀系数pT V V ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=1α （2） 等体压强系数VT p p ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=1β （3） 等温压缩系数TT p V V ⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂-=1κ 由于p 、V 、T 三个变量之间存在函数关系，其偏导数之间将存在偏微分循环关系式1-=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂p V T V T T p p V因此α、β、κT 满足p T βκα=解题指导本章题目主要有四类：一、有关温度计量的计算； 二、气体物态方程的运用；三、已知物态方程，求α、β、κT .可以由物态方程求偏微分，利用偏微分循环关系式会使问题容易；四、已知α、β、κT 中的两个，求物态方程。
大学物理气体动理论讲义省公开课获奖课件市赛课比赛一等奖课件
热力学第零定律： 假如两个系统分别与第三个系统到达热平衡，
那么这两个系统彼此也处于热平衡。 (热平衡定律)
当热接触旳两个系统处于热平衡状态时，就不会有 热传递，所以热力学第零定律阐明，处于相互热平 衡状态旳系统肯定拥有某一种共同旳宏观物理性质。 定义: 处于相互热平衡状态旳系统所具有旳共同旳 宏观性质叫着温度。
假如考虑A、B、C三个系统： A和B分别与C热接触， 并到达热平衡；然后将A和B分别与C系统隔离开，让 A和B热接触，则A和B两系统旳平衡态不会发生变化。 这表白： A和B两系统也到达了热平衡。
C AB
C AB
若A与C热平衡 则A与B必然热平衡
B也与C热平衡
-------------------------------------------------------------------------------
-------------------------------------------------------------------------------
二.热力学第零定律 温度
１.温度旳概念 温度表征物体旳冷热程度。冷热是人们对自然
界旳一种体验，是对物质世界旳直接感觉，但单 凭人旳感觉并不能精确而定量地表达出物质旳冷 热程度。
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热力学温标：是开尔文在热力学第二定律旳基础上建 立旳。要求水旳三相点（水、冰和水蒸气平衡共存旳 状态）为273.16K。由热力学温标可导出摄氏温度。 热力学温标：T ，SI (开尔文， K)
系统与外界之间 ①能量互换：做功；传送热量（传递热量）。 ②物质互换：蒸发、凝结、扩散、泄漏等。
气体动理论总结
1013 1.013105 760 1.38 1023 273
3.54 109 / m 3 十亿
大量、无规
统计方法
数学基础---概率论
12-2 物质的微观模型 统计规律性
气体动理论的基本观点
•分子的观点：宏观物体是由大量微粒——分子（或原子）组
成的。
•分子运动的观点：物体中的分子处于永不停息的无规则运动
气体分子
器 壁
大量气体分子对器壁持 续不断的碰撞产生压力
密集雨点对雨 伞的冲击力
单个分子
多个分子
平均效果
单个分子碰撞器壁的作用力是不连续的、偶然的、不均匀的。从大 量分子碰撞的总效果上来看，一个恒定的、持续的平均作用力。
2 理想气体压强公式简单推导
设 边长分别为 x、y 及 z 的长方体中
有 N 个全同的质量为 m 的气体分子，计
比例接近1/2
所谓统计规律，是指大量偶然事件整体所遵循的规律。 方法——求统计平均值
•统计规律有以下几个特点: （1）只对大量偶然的事件才有意义 （2）它是不同于个体规律的整体规律 （3）总是伴随着涨落
设 N i 为第 i格中的粒子数
粒子总数 N Ni
i
概率 粒子在第 i 格中出现的可能性大小
.. ..
.. ..
.. ..
.. ..
.. ..
.. ..
.. ..
.. ..
. .
.........
........
i
limNi N N
归一化条件
i
i
Ni iN
1
12-3 理想气体的压强公式
一 理想气体的微观模型
（1）分子可视为质点； 线度 d1010m
大学物理定律汇总
目录1. 质点的运动及其规律 (5)1.1 质点运动的描述 (5)1.2 圆周运动 (5)1.4 牛顿定律 (6)1.4.1 牛顿三定律 (6)1.4.2 几种常见的力 (6)2. 动量守恒定律和能量守恒定律 (6)2.1 质点和质点系的动量定理动量守恒定律 (6)2.2 动能定理保守力与非保守力能量守恒定律 (7)3. 刚体与流体 (7)3.1 刚体的定轴转动 (7)3.1.2 刚体绕定轴转动的角速度和角加速度 (7)3.1.3 力矩转动定律转动惯量 (8)3.2 刚体定轴转动的角动量角动量定理角动量守恒定律 (8)4. 机械振动与机械波 (9)4.1 简谐运动旋转矢量简谐运动的能量 (9)4.1.1 简谐运动 (9)4.1.2 旋转矢量 (10)4.1.3 弹簧振子的能量 (10)4.2两个同向同频率简谐运动的合成 (10)4.4 机械波 (10)4.4.1 机械波的形成波长周期和波速 (10)4.4.2 平面简谐波的波函数 (11)4.5 惠更斯原理波的衍射和干涉 (11)4.5.2 波的干涉 (11)5. 气体动理论和热力学 (11)5.1 平衡态理想气体物态方程热力学第零定律 (11)5.1.1 气体的物态参量 (11)5.1.3 理想气体物态方程 (12)5.2 气体分子热运动及其统计规律 (12)5.2.2 气体分子速率分布律 (12)5.3 理想气体的压强公式平均平动动能与温度的关系 (13)5.4 能量均分定理理性气体的内能 (13)5.5 准静态过程热力学第一定律 (13)5.6 理想气体的等值过程和绝热过程 (13)5.6.1等体过程 (13)5.6.2等压过程 (14)5.6.3等温过程 (14)5.6.4绝热过程 (14)5.7 循环过程热力学第二定律 (15)5.7.2 热机和制冷机 (15)5.7.3 卡诺循环 (15)5.7.4热力学第二定律 (15)6. 静电场 (15)6.1 电场强度 (15)6.1.3 电场强度 (16)6.2 高斯定理 (17)6.2.2 电场强度通量 (17)6.2.3 高斯定理 (17)6.2.4 高斯定理应用举例 (17)6.3 静电场的环路定理电势 (18)6.3.1 静电场力所做的功 (18)6.3.2 静电场的环路定理 (18)6.3.3 电势能 (18)6.3.4 电势 (18)6.4 静电场中的导体 (19)6.4.2 静电平衡时导体上电荷的分布 (19)6.5 电容电场的能量电介质的相对电容率 (19)6.5.1 电容器及其电容 (19)7. 恒定磁场和电磁效应 (20)7.1 恒定电流电流密度电动势 (20)7.1.1 电流 (20)7.1.2 电流密度 (20)7.1.3 电源的电动势 (20)7.2 磁感强度毕奥-萨戈尔定律磁场的高斯定理 (20)7.2.1 磁感强度 (20)7.2.2 毕奥-萨戈尔定律 (21)7.4 安培环路定理 (21)8. 光学 (22)8.2 光的干涉 (22)8.2.2 杨氏双缝干涉实验 (22)8.2.3 薄膜干涉 (22)8.3光的衍射 (23)8.3.2 单缝衍射 (23)8.3.4 圆孔衍射光学仪器的分辨本领 (23)1. 质点的运动及其规律1.1 质点运动的描述位矢 r xi y j zk =++x 位矢大小 2r x y z =++质点运动方程 ()()()()r r t x t i y t j z t k ==++ 位移 B A r r r ∆=-速度 d d x y rv v v t==+平均速度 r v t∆=∆ 加速度 d d va t=1.2 圆周运动角速度 d d tθω=线速度与角速度转换v r ω=法向加速度 22n v a r rω==切向加速度 d d t v a t=1.4 牛顿定律 1.4.1 牛顿三定律牛顿第一定律 0,F v ==常矢量 牛顿第二定律 p mv = 牛顿第二定律的推论 d d()d d p mv F ma t t=== 牛顿第三定律 F F '=- 1.4.2 几种常见的力万有引力 122r m m F Ge r= 摩擦力 f N F F μ=2. 动量守恒定律和能量守恒定律2.1 质点和质点系的动量定理 动量守恒定律d d d d p F F t p t=⇒=质点的动量定理212121()d t t F t t p p mv mv =-=-⎰质点系的动量定理21ex011d n nt i i i i t i i F t m v m v ===-∑∑⎰或 0I p p =-动量守恒定律 1ni ii p m v===∑常矢量在直角坐标系中的动量守恒定律 ex 1ex2ex 3,(0),(0),(0)x i ix x y i iy y z i izz p m v C F p m v C F p m v C F ⎧===⎪⎪===⎨⎪===⎪⎩∑∑∑2.2 动能定理 保守力与非保守力能量守恒定律功 d d cos d BBAAW W F r F s θ===⎰⎰⎰质点的动能定理 2122212111d 22v k k v W mv v mv mv E E ==-=-⎰万有引力做功 11B A W Gm m r r ⎛⎫'=- ⎪⎝⎭重力做功 W mgh = 弹性力做功 22211122W kx kx ⎛⎫=-- ⎪⎝⎭势能 p W E =-∆3. 刚体与流体3.1 刚体的定轴转动3.1.2 刚体绕定轴转动的角速度和角加速度角速度 d d t θω=角加速度 d d tωα=常用的计算式子 022002002()2t t t ωωαωωαθθθθωα=+⎧⎪=+-⎨⎪=++⎩线速度与角速度转换 v r ω=切向加速度 t a r α= 法向加速度 2n a r ω= 3.1.3 力矩 转动定律 转动惯量力矩 sin M Fd Fr θ==转动定律 22iiiiM r m r m αα=∆=∆∑∑转动惯量 2iiJ r m =∆∑在质量元连续分布的刚体的转动惯量 2d J r m =⎰在质量元连续分布的刚体的转动定律 M J α= 常用的几种刚体的转动惯量：细棒（绕中轴） 212ml J = （绕一端） 23ml J =球体 225mR J = 圆筒 ()22212m J R R =+3.2 刚体定轴转动的角动量 角动量定理 角动量守恒定律角动量定理22112121d d t L t L M t L L L J J ωω==-=-⎰⎰角动量守恒定律 ex0M J ω=⇒=常量4. 机械振动与机械波4.1 简谐运动 旋转矢量 简谐运动的能量 4.1.1 简谐运动弹簧振子回复力 F kx =- 加速度 F k a x m m==- 角频率转换 2kmω=变换后的加速度 2a x ω=-周期22T ππω==频率 12v T ωπ==角频率含义 2v ωπ=简谐运动方程 cos()x A t ωϕ=+速度 d sin()d xv A t t ωωϕ==-+加速度 222d cos()d x a A t tωωϕ==-+ 振幅A =tan v x ϕω-=，后多用有旋转矢量法代替。
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物质的运动形式是多种多样的。在力学中已经研究了物质 最简单的运动形式——机械运动，并采用了牛顿力学的确定论 的研究方法。在这一章中，将研究物质的热运动。任何宏观物 体都由大量微观粒子（原子、分子等）所构成，大量微观粒子 所作的永不停息的无规则运动就是热运动。研究热运动有两种 方法。本章的气体动理论将从气体分子热运动观点出发，运用 统计方法研究气体分子热运动的规律，并对理想气体的热学性 质给与微观说明。而本章的热力学则从能量观点出发，以大量 实验观测为基础，来研究物质热现象的宏观基本规律及应用。 气体动理论和热力学是从不同的角度研究物质热运动规律的， 它们是相辅相成的。 本章的主要内容有：平衡态、理想气体物态方程、热力学 第零定律、理想气体分子热运动模型、压强和温度的微观本质、 能量均分定理、理想气体内能、准静态过程、热力学第一定律 及其应用、卡诺循环、热力学第二定律等。
热力学
相辅相成
气体动理论
一 气体的物态参量（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）.
单位：
p,V , T
1Pa 1N m
2
标准大气压： 45 纬度海平面处,
1atm 1.01310 Pa
5
0 C 时的大气压.
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 3 温度 T : 气体冷热程度的量度（热学描述）.
p, V , 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）.
三 理想气体物态方程
理想气体宏观定义：遵守三个实验定律的气体 . 物态方程：理想气体平衡态宏观参量间的函数 关系 .
pV NkT
k 1.3810 J K
23
23
1
令 则
单位：温标 K （开尔文）.
T 273.15 t
二 平衡态 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）
平衡态的特点
p
( p ,V , T )
* ( p ,V , T )
o
1）单一性（
V
p -V 图 上的每一点 表示一个平 衡态
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 .
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 .
2. 气体动理论 —— 微观描述 研究大量数目的热运动的粒子系统，应用模型 假设和统计方法揭示宏观现象的本质 .
分子数密度（ ）：单位体积内的分子数目.→ p nkT
四 热力学第零定律
48 C
A B
48 C
绝热板
A B
如果物体 A 和 B 分别与处于确定状态的物体 C 处 于热平衡状态，那么A和B之间也就处于热平衡.
N NA
pV NA kT
令
阿伏伽德罗常数
NA 6.0210 mol
则
1
NAk R
pV RT
摩尔气体常量
R 8.31J mol1 K 1
pV RT
N NA
对质量为 m' 的理想气体 理想气体 物态方程
m' M
m' pV RT M
研究对象 热现象 : 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 .