福州大学：《大学物理》课程教学资源（PPT课件讲稿，热物理学）01 热力学系统平衡态理想气体的状态方程

热力学系统平衡恋 理翘气体的状态方程

1 热力学系统 平衡态 理想气体的状态方程

、热力学系统平衡态 热力学系统(系统):在给定范围内,由大量微观 粒子所组成的宏观客体。 对系统的研究可从宏观和微观两方面进行。 在这一章里,我们只研究处于平衡态的系统。 热力学平衡态:一个系统在不受外界影响的条件下, 如果它的宏观性质不再随时间变化,我们就说这个系 统处于热力学平衡态。 热力学平衡态是一种动态平衡,称之为热动平衡。 平衡态是系统宏观状态的一种特殊情况。 确定平衡态的宏观性质的量称为状态参量。 常用的状态参量有四类:几何参量、力学参量、化 学参量和电学参量

2 对系统的研究可从宏观和微观两方面进行。 热力学系统（系统）：在给定范围内，由大量微观 粒子所组成的宏观客体。 热力学平衡态：一个系统在不受外界影响的条件下， 如果它的宏观性质不再随时间变化，我们就说这个系 统处于热力学平衡态。 热力学平衡态是一种动态平衡，称之为热动平衡。 平衡态是系统宏观状态的一种特殊情况。 一、热力学系统 平衡态 确定平衡态的宏观性质的量称为状态参量。 常用的状态参量有四类：几何参量、力学参量、化 学参量和电学参量。 在这一章里，我们只研究处于平衡态的系统

理想气体的状态方程 个热力学系统的平衡态可由四种状态参量确定。 对于一定量的气体,在平衡态下,如果忽略重力的 作用,可以用体积V、压强P、温度T来描述它的状态 气体状态方程:表征气体平衡态的三个状态参量T、V 和P之间存在着的函数关系 1理想气体 理想气体:在任何情况下绝对遵守玻意耳一马略特定律、 盖—吕萨克定律和查理定律这三条实验规律的气体。 2理想气体的状态方程 理想气体处于热平衡态下时,PI M RT= VRT 各状态参量之间的关系: mol

3 一个热力学系统的平衡态可由四种状态参量确定。 1.理想气体 气体状态方程：表征气体平衡态的三个状态参量T、 V、 和P之间存在着的函数关系。 理想气体：在任何情况下绝对遵守玻意耳—马略特定律、 盖—吕萨克定律和查理定律这三条实验规律的气体。 二、理想气体的状态方程 对于一定量的气体，在平衡态下，如果忽略重力的 作用，可以用体积V、压强P、温度T来描述它的状态。 理想气体处于热平衡态下时， 各状态参量之间的关系： RT RT M M PV mol = = 2.理想气体的状态方程

理想气体状态方程:P RT= VRT 各物理量的含义 1压强P一单位面积的压力。P、b 从力学角度描写气体状态的物理量 国际单位:牛顿米2,Nm-2,帕(Pa) 常用单位:大气压, atm latn=1.013×10°Pa 2体积V一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。 国际单位:米3,m3常用单位:升,l1m3=103l

4 各物理量的含义： 1.压强P—单位面积的压力。 S F P = 国际单位：牛顿/米2 ，N·m-2 , 帕（Pa） 常用单位：大气压，atm 1atm 1.013 10 Pa 5 =  从力学角度描写气体状态的物理量。 RT RT M M PV mol 理想气体状态方程： = = 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。 国际单位：米3 ，m3 常用单位：升，l l 3 3 1m = 10

3温度T Py RT=VRT M 从热学角度描写气体状态的物理量 mo 国际单位:绝对温标T开,k T=t+273.15 常用单位:摄氏温标t度,°C 4摩尔数v= MM 气气体质量 mol 单位:摩尔,mol 摩尔质量 5普适气体恒量R R=8.31J. mol-k

5 3.温度T 从热学角度描写气体状态的物理量。 国际单位：绝对温标 T 开，k 常用单位：摄氏温标 t 度， C T = t + 273.15 RT RT M M PV mol = = 4.摩尔数 Mmol M  = 气体质量 单位：摩尔，mol 摩尔质量 5.普适气体恒量 R -1 -1 R = 8.31 J mol k

3理想气体状态方程的变形 理想气体状态方程:PV=WT rT mol 分子的质量为m,分子数为N,气体质量:M=Nm 摩尔质量:Mmo1=Nm2 NA为阿伏加德罗常数,N4=6022×1023 N R P rT RT T=nkT mol 理想气体状态 方程的变形 令:m=分子数密度 P=nkT R kM1.38×102J/k玻尔兹曼常数

6 RT M M PV RT mol 理想气体状态方程： = = 分子的质量为 m，分子数为 N，气体质量： M = Nm 摩尔质量： M N m, mol = A NA为阿伏加德罗常数， 23 NA = 6.02210 RT VN m Nm A = T N R V N A = 令: 玻尔兹曼常数 V N n = 分子数密度 NA R k = 1.38 10 J/ k -23 =  P = nkT 3.理想气体状态方程的变形 RT VM M P mol = = nkT 理想气体状态 方程的变形

了解有关气体的一些性质: 1.气体是由大量分子组成的,气体分子的直径约为 10-10m 2.标准状态下,1m3的气体约有1025个分子。1mo1气体 有6.022×1023个分子。 3.分子在不停地作热运动,在常温常压下每秒发生几 亿次碰撞。 4.分子之间有作用力。当分子间距离较小时为斥力, 分子间距离较大时为引力。 5.分子之间有间隙。如501水与501酒精混合,混 合液的体积为971而不是1001。再如:在2万个大气 压下油从钢瓶壁渗出。说明分子之间有间隙。 7

7 5.分子之间有间隙。如 50l 水与 50l 酒精混合，混 合液的体积为 97l 而不是100l。再如：在2万个大气 压下油从钢瓶壁渗出。说明分子之间有间隙。 4.分子之间有作用力。当分子间距离较小时为斥力， 分子间距离较大时为引力。 2.标准状态下，1m3的气体约有1025个分子。1mol气体 有6.0221023个分子。 3.分子在不停地作热运动，在常温常压下每秒发生几 亿次碰撞。 了解有关气体的一些性质: 1.气体是由大量分子组成的，气体分子的直径约为 10-10m;