1、它只适用于粒子数很多的宏观系统；
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2、它主要研究物质在平衡态下的性质，它不能解答系统如何从非平 衡态进入平衡态的过程； 4 3、它把物质看成为连续体，不考虑物质的微观结构
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2、微观描述过程：统计物理学
统计物理学则是热物理学的微观描述方法，它从物质由大
数分子、原子组成的前提出发，运用统计的方法，把宏观性质看 作由微观粒子热运动的统计平均值所决定，由此找出微观量与宏 观量之间的关系。
1 pi [单位时间内碰撞在单位面积上平均分子数] 2k nv 2k 6 2014-4-2 21
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k Kn, 1 NA 2 K a pi nv Kn ( ) v ( ) 2 3 Vm 3 Vm
范德瓦耳斯方程： a （p 2 ） (Vm b) RT , (1mol范氏气体) Vm 若气体质量为m，体积为V , 则范氏方程为： m 2 a m m [p( ) ( 2 )][V ( )b] RT Mm V Mm Mm
二、热力学第零定律
1、热力学第零定律 在不受外界影响的情况下，只要A和B同时与C 处于热平衡，即使A和B没有接触，它们仍然处于 热平衡状态，这种规律被称为热力学第零定律。
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2、热力学第零定律的物理意义
•互为热平衡的物体之间必存在一个相同的特征，即它们的 温度是相同的。
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二、宏观描述方法与微观描述方法 1、宏观描述方法：热力学方法 热力学：由观察和实验总结出来的热现象规律，构成 热现象的宏观理论，叫做热力学。 热力学方法的优点： 热力学基本定律是自然界中的普适规律，只 要在数学推理过程中不加上其它假设，这些 结论也具有同样的可靠性与普遍性。 热力学的局限性：
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长春理工大学 （二） 理想气体物态方程 从玻意耳定律、查理（Charles）定律及盖吕萨克（Gay-Lussac）定律，可知 一定质量的理想气体有
m pV RT RT Mm
令一摩尔气体的常量为R，则得 p V m= R T 式中 R = 8.31 J· mol-1· K-1，称为普适气体常量。
英美等 国使用
R
TR 0
491.67 491.69 671.67
TR 1.8T
英美等 13 国使用
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4、热力学温标
是一种不依赖于测温物质和测温属性的温标
5、国际实用温标
膨胀测温法：玻璃液体温度计、双金属温度计 压力测温法：压力表式温度计、蒸汽压温度计 开尔文
实用温度 计简介
电磁学测温法：电阻温度计、温差热电偶温度计、半导体温度 计、频率温度计 声学测温法：声学温度计、噪声温度计 辐射测温法：光学高温计、比色高温计、辐射高温计
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p T ( p) 273 .16 K lim ptr 0 p tr
T(p) 374.0 T(p)=373.15K
（体积不变）
O2 空气 N2 H2
373.2 373.0 200 400 600
800 1000
Ptr/(133.3224Pa)
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热力学参量：压强、体积、温度等 热力学的目的：基于热力学的基本定律 力学的目的：基于牛顿定律（力学参量）
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二、平衡态和非平衡态 1、 平衡态的定义：在不受外界条件影响下， 系统宏观性质不随时间变化的状态，这种状态称 为平衡态（equilibrium state）. 平衡态的特点: (1)单一性 ( p ， T 处处相等)； (2)物态的稳定性—— 与时间无关；
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§3 气体的状态方程(equation of states) 一 气体的物态参量(宏观量)
1 压强 p ： 力学描述
2
p ,V , T
单位: 1 Pa 1 N m 标准大气压: 45纬度海平面处, 0 C 时的 5 大气压. 1 atm 1.01 10 Pa 2 体积 V : 几何描述 单位: 1 m 10 3 温度T : 热学描述
映为压强处处相等。
化学平衡：化学平衡条件，即在无外场下系统各部分的化
学组成应是处处相等。 2014-4-2 可以用P、V、 T图来表示。只要上述三个条件一个得不到满足，就是 非平衡态，不能用P、V、T图来表示。
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§2 温度 一、温度
日常生活中，常用温度来表示冷热的程度 在微观上，则必须说明，温度是处于热平衡系统的微观粒 子热运动强弱程度的度量
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工业中有很多应用固体扩散的例子。
例如渗碳是增加钢件表面碳成分，提高表面硬度的一 种热处理方法。 通常将低碳钢制件放在含有碳的渗碳剂中 加热到高温，使碳原子扩散到钢件的表面，并进一步向里 扩散。然后通过淬火及较低温度的回火使钢件表面得到极 高的硬度和强度，而内部却仍然保持低碳钢的较好的韧性。 又如在半导体器件生产中，使特定的杂质在高温下向 半导体晶体片表面内部扩散、渗透，从而改变晶片内杂质 浓度分布和表面层的导电类型。
(3)自发过程的终点；
(4)热动平衡
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2、非平衡态
在自然界中，平衡态是相对的、特殊的、局部 的与暂时的，不平衡才是绝对的、普遍的、全局的 和经常的。 三、热力学平衡
无热流：热学平衡条件，系统内部温度处处相等。
热力学呈 现平衡态 的条件
无粒子流：力学平衡条件，系统内部各部分之间、系 统与外界之间应达到力学平衡，通常情况下反
Onnes方程
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B C pV A 2 ...... V V
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第二章：气体分子 运动论的基本概念
§1 .物质的围观模型
一、物质的微观模型
1、物质是由大量的微粒（原子或分子）组成
物质由大量微粒所组成的论点是指宏观物体是 不连续的，它由大量分子或原子（离子）所组成。
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热力学基础 （宏观理论） 1、热力学第 一定律； 2、热力学第 二定律； 3、热机。
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绪 论
宏观描述方法与微观描述方法
一、热学的研究对象及其特点 热物理学是研究有关物质的热运动以及与热相联 系的各种规律的科学。 热现象：这些与温度有关的物理性质的变化。 热学研究对象：所有与热相联系的现象。 特点：热物理学研究的是由数量很大的微观粒子所 组成的系统。
若气体质量不是1 mole而是 m，气体摩尔质量是Mm ,并把 m / Mm 称为气体物质的量（即摩尔数）， p V m = (m / Mm )RT ，这就是理想气体物态方程。 能严格满足理想气体物态方程的气体被称为理想气体，这是 2014-4-2 从宏观上对什么是理想气体作出的定义。
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图画出了某些气体在温度不变时pV 随 p 变化的实验曲线。 玻意耳-马略特定律：由图可见，在T 不变时，不同气体的 pV 都随p→0而趋于同一极限，即pV = C ,这是英国科学家玻意耳 （Boyle）于1662年及法国科学家马略特（Mariotte）于 1679年 先后从实验上独立建立的定律。
与热力学温度 的关系
通用 情况
国际通用
国际通用
K
C F
T
t tF
0
-273.15 -459.67
273.15 273.16 373.15 T=T
0.00 32.00 0.01 32.02 100.00 212.00
0
摄氏温标 华氏温标
2014-4-2 兰氏温标
t T 273 .15 C K
t 9 T 459 .67 0 F 5 K
热
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学
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热学发展规律简史 研究对象及方法 总论
量热与量温 热传递的一般规律
热力学平衡态的特征及充要条件
热力学第零定律、温度和温标 理想气体定律和状态方程 分子运动论 （微观理论） 1、分子运动论的实验 基础及基本论点； 2、理想气体分子运动 的规律（平衡态）； 3、理想气体内迁移规 律（非平衡态）。 热学理论的应用 （物性学） 1、实际气体、 液体、固体的基 本性质； 2、一级相变特 征及基本规律。
微观描述方法 在于它在数学上遇到很大的困难， 的局限性： 由此而作出简化假设（微观模型） 后所得的理论结果与实验不能完全 符合。 • 热力学基础
3、热物理学
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• 统计物理学的初步知识
• 液体、固体、相变等物性学
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第一章：温度
§1 .平衡态 状态参量
一、热力学系统
热力学系统（简称系统）：被确定为研究对象的物体 或物体系，或热学所研究的对象。 外界：系统边界外部 孤立系统：与外界既不交换物质又不交换能量的系统 封闭系统：与外界不交换物质但可交换能量的系统 开放系统：与外界既交换物质又交换能量的系统 热力学与力 2014-4-2 学的区别
（三）混合 理想气体物态方程
从图可看到，在p→0时，各种气体之间的差异已趋消失。 这说明只要气体能满足理想气体条件，不管它是什么化 学成分，理想气体物态方程仍适用。 若气体由1摩尔A 种气体， 2 摩尔 B 种气体……等 n 种 理想气体混合而成，则混合气体总的压强 p 与混合气体的体 积 V、温度 T 间应有如下关系： pV=(v1+v2+……+vn)RT (1.8) (1.8)式称为混合理想气体物态方程。 由（1.8）式可得
pV ( 1 2 n ) RT
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