广东工业大学：《大学物理》课程教学课件（讲稿）第二篇 热学 第4章 气体动理论

yeRSIm业热学第二篇幸工业大热学是物理学中的一门重要分支。它研究物体的冷热相关的现象。为了研究冷热的客观本质，人们建立了温度的概念。热学主要内容包括气体动理论和热力学，它们的研究对象相同，但研究方法不同，气体动理论的研究方法一一统计方法（微观法），对单个分子用力学规律，对大量分了用统计方法：热力学的研究方法一一能量法（宏观法），是建立描述气体平衡状态的宏观量与相应微观量之间的关系

第二篇 热学 热学是物理学中的一门重要分支。它研究物体的冷热相关的现象。为了研 究冷热的客观本质，人们建立了 的概念。 热学主要内容包括气体动理论和热力学，它们的研究对象相同，但研究方法不同。 气体动理论的研究方法——统计方法（微观法），对单个分子用力学规律，对大量 分子用统计方法；热力学的研究方法—— 能量法（宏观法），是建立描述气体平 衡状态的宏观量与相应微观量之间的关系

S引言热力学系统与外界热力学中把要研究的对象（气、液、固）称为热力学系统系统以外的物体统称外界。微观量与宏观量微观量：表征单个分子性质的量如分子大小(d)，质量（m），速度(v),动量（p)等宏观量：表征大量分子集体性质的量如气体的温度(T),压强(P),内能(E)等。微观量不属于也不能运用于气体整体，宏观量不属于也不能运用于单个分子。宏观量是微观量的统计平均值

热力学中把要研究的对象（气、液、固）称为热力学系统， 系统以外的物体统称外界。 微观量：表征单个分子性质的量 如 分子大小(d), 质量(m) , 速度(v), 动量(p)等。 宏观量: 表征大量分子集体性质的量 如 气体的温度(T), 压强(P), 内能(E) 等。 微观量不属于也不能运用于气体整体，宏观量不属于也 不能运用于单个分子。宏观量是微观量的统计平均值

第4章气体动理论本工黄夫84.1平衡态态参量理想气体物态方程84.2理想气体的压强公式84.3理想气体的温度公式理想气体的内能84.4能量按自由度均分84.5麦克斯韦速率分布84.6玻耳兹曼分布律84.7范德瓦尔斯方程真实气体84.9输运过程

§4.1 平衡态 态参量 理想气体物态方程 §4.2 理想气体的压强公式 §4.3 理想气体的温度公式 §4.4 能量按自由度均分 理想气体的内能 §4.5 麦克斯韦速率分布 §4.6 玻耳兹曼分布律 §4.7 范德瓦尔斯方程 真实气体 §4.9 输运过程 第4章 气体动理论

Q+旋84.1平衡态态参量理想气体物态方程热平衡和温度

一、平衡态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）。说明1.动态平衡处在平衡态的大量分子仍在作热运动，而且因为碰撞，每个分子的速度经常在变。但是系统的宏观量不随时间改变这称为动态平衡箱子假想分成两相同体积，达到平衡时，两侧粒子有的穿越界线，但两侧粒子数基本相同。粒子数是宏观量

箱子假想分成两相同体积， 达到平衡时，两侧粒子有 的穿越界线，但两侧粒子 数基本相同。 粒子数是宏观量 1. 动态平衡 处在平衡态的大量分子仍在作热运动，而且因为碰撞， 每个分子的速度经常在变。但是系统的宏观量不随时间改变。 这称为动态平衡。 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)。 说明

2.涨落处在平衡态的系统的宏观量，如压强，P，不随时间改变，但不能保证任何时刻大量分子撞击器壁的情况完全一样，这称为涨落现象，分子数越多，涨落越小。上例中两侧粒子数不可能严格相同，这里的偏差也就是涨落。布朗运动是可观测的涨落现象之一。平衡态是一个理想化模型，是一定条件下对实际情况的概括和抽象。我们主要研究平衡态的热学规律

上例中两侧粒子数不可能 严格相同，这里的偏差也 就是涨落。 布朗运动是可观测的涨落现象之一。 处在平衡态的系统的宏观量，如压强 p，不随时间改 变， 但不能保证任何时刻大量分子撞击器壁的情况完全一 样,这称为涨落现象，分子数越多，涨落越小。 2. 涨落 平衡态是一个理想化模型，是一定条件下对实际情况的 概括和抽象。我们主要研究平衡态的热学规律

二、气体的状态参量气体的平衡态用一组状态参量（p,V,T）来描述气体的压强p：器壁单位面积受到的正压力单位Pa(N/m2)，常用单位还有atm(大气压)，mmHg等1atm= 1.013×10' Pa= 760mmHg气体的体积V：气体所占的空间(容器的容积)1L = 10-3 m3单位m3。常用单位有L（升）气体的温度T：气体的冷热程度（宏观解释）p* (p,V,T)(p,V,T)L0P-V图上一个确定点对应一个平衡状态

气体的压强 p：器壁单位面积受到的正压力 单位 Pa (N/m2), 常用单位还有atm(大气压)，mmHg等 1atm 1.013 10 Pa 760mmHg 5    单位 m3 。常用单位有 L（升） 气体的体积V ：气体所占的空间(容器的容积） 3 3 1L 10 m   气体的温度T ：气体的冷热程度（宏观解释） 气体的平衡态用一组 （p,V,T）来描述 ( p ,V ,T ) p V ( p,V ,T ) * o p -V 图上一个确定点对应一个平衡状态

三、温度与温标绝热板1.温度气体的冷热程度·宏观：2A、B两系统互不影响各自B达到平衡态。导热板A、B两系统的平衡态有联系达到共同的热平衡状态（热平衡），A、B两体系的冷热程度相同B称为他们的温度相同如：（一杯温水放在冰箱里，整个冰箱达到热平衡，温度相同）处于热平衡的多个系统具有相同的温度

A B A B 绝热板 导热板 A、B 两系统互不影响各自 达到平衡态。 如：（一杯温水放在冰箱里，整个冰箱达到热平衡，温度相同） 宏观： A、B 两系统的平衡态有联系， 达到共同的热平衡状态（热平衡）， A、B 两体系的冷热程度相同， 称为他们的温度相同。 气体的冷热程度 处于热平衡的多个系统具有相同的温度。 1. 温度

微观：温度是分子热运动剧烈程度的标志，热力学第零定律：在没有外界干扰的情况下，如果物体A、B分别与物体C的同一状态处于平衡态，那么当把这时的A和B放在一起，二者也必定处于平衡态。ABAB彼此热平衡的物体间有个共同的性质，表征这一性质的物理量称为温度

热力学第零定律:在没有外界干扰的情况下，如果物体A、B 分别与物体C的同一状态处于平衡态，那么当把这时的A和B 放在一起，二者也必定处于平衡态。 彼此热平衡的物体间有个共同的性质，表征这一性质 的物理量称为温度。 微观： 温度是分子热运动剧烈程度的标志

2.温标(1)温度的数值表示法叫做温标由热胀冷缩特性，标准状态下，冰水混合，B上留一刻痕，水沸腾，又一刻痕，之间百等份，就是摄氏温标（Co）。(2)理想气体温标。PV=常量波意耳定律：（温度不变）理想气体：各种压强下都严格遵循波意耳定律的气体。(K)理想气体温标

由热胀冷缩特性，标准状态下，冰水混合，B 上留 一刻痕， 水沸腾，又一刻痕，之间百等份，就是摄氏温 标（Co）。 （1）温度的数值表示法叫做温标。 波意耳定律： （温度不变） 理想气体：各种压强下都严格遵循波意耳定律的气体。 理想气体温标 （K） （2）理想气体温标。 PV 常量 2. 温标