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1、第七章第七章 气体动理论气体动理论物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）7-1 7-1 平衡态平衡态 理想气体物态方程理想气体物态方程 热力学第零定律热力学第零定律热学涉及到热学涉及到宏宏观与观与微微观两个层次观两个层次 热力学与统计物理的发展热力学与统计物理的发展,加强了物理学与化加强了物理学与化学的联系学的联系,建立了物理化学这一门交叉科学建立了物理化学这一门交叉科学.宏观理论热力学的两大基本定律宏观理论热力学的两大基本定律:第一定律第一定律,即能量守恒定律即能量守恒定律;第二定律第二定律,即熵增加定律即熵增加定律.玻尔兹曼玻尔兹曼与与吉布斯吉布斯发展了经典统计力学发展了经典统计力学.科
2、学家进一步追根问底科学家进一步追根问底,企图从分子和原子的微企图从分子和原子的微观层次上来说明物理规律观层次上来说明物理规律,气体分子动理论应运而生气体分子动理论应运而生.第七章第七章 气体动理论气体动理论物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）7-1 7-1 平衡态平衡态 理想气体物态方程理想气体物态方程 热力学第零定律热力学第零定律 研究对象研究对象 热运动热运动:构成宏观物体的大量微观粒子的永不构成宏观物体的大量微观粒子的永不休止的无规运动休止的无规运动.热现象热现象:与温度有关的物理性质的变化。与温度有关的物理性质的变化。单个单个分子分子 无序、具有偶然性、遵循力学规律无序、具有偶然性
3、、遵循力学规律.研究对象特征研究对象特征整体整体（大量分子）（大量分子）服从统计规律服从统计规律.宏宏观量：观量：表示大量分子集体特征的物理量（可直表示大量分子集体特征的物理量（可直接测量）接测量）,如如 等等.微微观量：观量：描述个别分子运动状态的物理量（不可描述个别分子运动状态的物理量（不可直接测量），如分子的直接测量），如分子的 等等.第七章第七章 气体动理论气体动理论物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）7-1 7-1 平衡态平衡态 理想气体物态方程理想气体物态方程 热力学第零定律热力学第零定律宏宏观量观量微微观量观量统计平均统计平均 研究方法研究方法1.热力学热力学 宏宏观观描述描
4、述 实验经验总结，实验经验总结，给出宏观物体热现象的规律，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换的关系和条件.2.气体动理论气体动理论 微微观描述观描述 研究大量数目的热运动的粒子系统，应用模型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假设和统计方法揭示宏观现象的本质.气体动理论气体动理论热热力学力学相辅相成相辅相成第七章第七章 气体动理论气体动理论物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）7-1 7-1 平衡态平衡态 理想气体物态方程理想气体物态方程 热力学第零定律热力学第
5、零定律一一 气体的物态参量气体的物态参量（宏观量宏观量）1 气体压强气体压强 ：作用于容器壁上：作用于容器壁上单位面积的正压力（单位面积的正压力（力学力学描述）描述）.单位：单位：2 体积体积 :气体所能达到的最大空间（气体所能达到的最大空间（几何几何描述）描述）.单位：单位：标准大气压：标准大气压：纬度海平面处纬度海平面处,时的大气压时的大气压.3 温度温度 :气体冷热程度的量度（气体冷热程度的量度（热学热学描述）描述）.单位：温标单位：温标 （开尔文）（开尔文）.第七章第七章 气体动理论气体动理论物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）7-1 7-1 平衡态平衡态 理想气体物态方程理想气体
6、物态方程 热力学第零定律热力学第零定律真真 空空 膨膨 胀胀二二 平平 衡衡 态态 一定量的气体，一定量的气体，在不受外界的影响下在不受外界的影响下,经过经过一定的时间一定的时间,系统达到一个稳定的系统达到一个稳定的,宏观性质不宏观性质不随时间变化的状态称为平衡态随时间变化的状态称为平衡态.（理想状态）（理想状态）自发自发第七章第七章 气体动理论气体动理论物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）7-1 7-1 平衡态平衡态 理想气体物态方程理想气体物态方程 热力学第零定律热力学第零定律平衡态的特点平衡态的特点1）单一性（单一性（处处相等）处处相等）;2）物态的物态的稳定性稳定性 与时间无关；与
7、时间无关；3）自发过程的终点；自发过程的终点；4）热动平衡（有别于力平衡）热动平衡（有别于力平衡）.*p-V 图图上的每一点上的每一点表示一个平表示一个平衡态衡态第七章第七章 气体动理论气体动理论物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）7-1 7-1 平衡态平衡态 理想气体物态方程理想气体物态方程 热力学第零定律热力学第零定律三三 理想气体物态方程理想气体物态方程 物态方程：理想气体平衡态宏观参量间的函数物态方程：理想气体平衡态宏观参量间的函数关系关系.理想气体宏观定义理想气体宏观定义：遵守三个实验定律的气体：遵守三个实验定律的气体.令令则则令令则则阿伏伽德罗常数阿伏伽德罗常数第七章第七章 气
8、体动理论气体动理论物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）7-1 7-1 平衡态平衡态 理想气体物态方程理想气体物态方程 热力学第零定律热力学第零定律摩尔气体常量摩尔气体常量理想气体理想气体物态方程物态方程对质量为对质量为 的理想气体的理想气体分子数密度分子数密度（）：单位体积内的分子数目）：单位体积内的分子数目.第七章第七章 气体动理论气体动理论物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）7-1 7-1 平衡态平衡态 理想气体物态方程理想气体物态方程 热力学第零定律热力学第零定律四四 热力学第零定律热力学第零定律 如果物体如果物体 A 和和 B 分别与处于确定状态的物体分别与处于确定状态的物体 C 处处于热平衡状态，那么于热平衡状态，那么A和和B之间也就处于热平衡之间也就处于热平衡.绝热板绝热板ABAB