东南大学：《物理学》课程PPT教学课件（第五版）第十二章 气体动理论（12.1）平衡态理想气体物态方程

物理学 12-1平衡态理想气体物态方程 第五版 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 的永不休止的无规则运动 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 第十二章气体动理论

12-1 平衡态 理想气体物态方程 第十二章 气体动理论 物理学 第五版 1 研究对象 热运动: 构成宏观物体的大量微观粒子 的永不休止的无规则运动. 热现象: 与温度有关的物理性质的变化. 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

物理学 12-1平衡态理想气体物态方程 第五版 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,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 微观量统计平均 宏观量 第十二章气体动理论

12-1 平衡态 理想气体物态方程 第十二章 气体动理论 物理学 第五版 2 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: 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.  微观量 宏观量 统计平均

物理学 12-1平衡态理想气体物态方程 第五版 研究方法 1热力学—宏观描述 2气体动理论—微观描述 第十二章气体动理论

12-1 平衡态 理想气体物态方程 第十二章 气体动理论 物理学 第五版 3 研究方法 1 热力学 —— 宏观描述 2 气体动理论—— 微观描述

物理学 12-1平衡态理想气体物态方程 第五版 气体的物态参量(宏观量) 1压强P:力学描述 单位:1Pa=1Nm2/mx 标准大气压:45纬度海平面处,0C时的 大气压.1atm=1.01×103Pa 2体积V:几何描述 单位:1m3=1031 第十二章气体动理论

12-1 平衡态 理想气体物态方程 第十二章 气体动理论 物理学 第五版 4 一 气体的物态参量(宏观量) p,V,T 1 压强 p ： 力学描述 单位: 2 1Pa 1N m − =  1atm 1.01 10 Pa 5 =  标准大气压: 纬度海平面处, 时的 大气压.  45 0 C  2 体积 : 几何描述 1m 10 l 3 3 = V 单位:

物理学 12-1平衡态理想气体物态方程 第五版 3温度T:热学描述 单位K(开尔文).T=273+t 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 第十二章气体动理论 5

12-1 平衡态 理想气体物态方程 第十二章 气体动理论 物理学 第五版 5 3 温度 T : 热学描述 单位: K (开尔文). T = 273+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

物理学 12-1平衡态理想气体物态方程 第五版 真空膨胀 vT (p,v,T) p,, 第十二章气体动理论

12-1 平衡态 理想气体物态方程 第十二章 气体动理论 物理学 第五版 6 p,V,T p ,V ,T ' ' 真 空 膨 胀 p o V ( p,V,T) ( , , ) ' ' p V T

物理学 12-1平衡态理想气体物态方程 第五版 平衡态的特点 D o (p (p; V:2) (1)单一性(,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) 第十二章气体动理论

12-1 平衡态 理想气体物态方程 第十二章 气体动理论 物理学 第五版 7 平衡态的特点 ( p,V,T) p V ( p,V,T) o (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)

物理学 12-1平衡态理想气体物态方程 第五版 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 第十二章气体动理论

12-1 平衡态 理想气体物态方程 第十二章 气体动理论 物理学 第五版 8 三 理想气体物态方程 物态方程: 理想气体平衡态宏观参量间的 函数关系 . 理想气体宏观定义: 遵守三个实验定律的气体

物理学 12-1平衡态理想气体物态方程 第五版 对一定质量的n1=P2 同种气体 71 2 态方程pV=17_m 理想气体物 RT M 摩尔气体常量R=8.31Jmol-1·K m系统总质量,M摩尔质量,m单个分子质量 第十二章气体动理论

12-1 平衡态 理想气体物态方程 第十二章 气体动理论 物理学 第五版 9 1 1 8.31J mol K − − 摩尔气体常量 R =   2 2 2 1 1 1 T p V T p V 对一定质量的 = 同种气体 RT M m pV RT  = = 理想气体物 态方程一 m  系统总质量， M 摩尔质量， m 单个分子质量

物理学 12-1平衡态理想气体物态方程 第五版 m=Nm M=Nm 理想气体物 p=nkT 态方程二 k=R/NA=138×1023K k称为玻耳兹曼常量 n=M,为气体分子数密度 第十二章气体动理论 10

12-1 平衡态 理想气体物态方程 第十二章 气体动理论 物理学 第五版 10 23 1 / A 1.38 10 J K − − k = R N =   k 称为玻耳兹曼常量. n =N/V，为气体分子数密度. 理想气体物 态方程二 p = nkT m  = Nm M = NA m