3、状态参量
【状态参量】可以相互独立变化，并足以确定系统 平衡态的一组宏观量。
•几何参量 如：气体的体积等 •力学参量 如：气体的压强等 •化学参量 如：各化学组分的质量和摩尔质量等 •电磁参量 如：电场和磁场强度等
•热学参量 温度 当系统处在平衡态时描述系统的各种宏观量取惟一确定值
—— 热学 ——
确定标准温度值
—— 热学 ——
平衡态 温度 理想气体状态方程
（2）理想气体温标 ——以理想气体为测量物质
一定量理想气体在任意压强(P)和体积(V )下的温度
T 273.16 PV K P3V3
P3、V3 为理想气体在T3 273.16K 时的压强、体积.
V C T 273.16 P K （定容温度计） P3
p C T 273.16 V K （定压温度计） V3
—— 热学 ——
平衡态 温度 理想气体状态方程
（3）热力学温标
既然卡诺热机的效率与工作 物质无关，那么我们就可以确定 一种温标，使它不依赖于任何物 质，这种温标比根据气体定律建 立的温标更具有优越性。
1854年，开尔文：
T (K) 273.15 t(C)
1–1
1、宏观量与微观量
宏观量： 表征系统整体的物理量，可具体测量。 如气体质量、温度、压强、体积等。 广延量（可加性） 强度量（无可加性）
微观量：描写单个微观粒子运动状态的物理量， 不能直接测量。 如分子的质量、 直径、速度、能量等。
宏观量是微观量的统计平均值！
—— 热学 ——
平衡态 温度 理想气体状态方程
A
B
A 和 B 热平衡， TA=TB B << A， A的温度改变很小，TA 基本是原来体系 A 的温度；TB可通过B的某一状态参量标志。
2、温标 ——温度的数值表示方法。
1.选定测温物质的某一随温度变化的属性来标志温度 2.指定这一属性随温度按线性关系变化 3.选定固定点，即标准温度。
（1）经验温标 例：利用水银或酒精的体积热胀冷缩性质。 ——水银、酒精温度计。
1.容器容积有多大？ 2.漏去多少氧气（可看作理想气体）？
提示： 容器内尚存的气体质量
M μpV 6.67 102 kg RT
漏去气体的质量
—— 热学 ——
M M M
平衡态 温度 理想气体状态方程
1–2
1、宏观物体由大量分子、原子组成，分子间存在间隙； 2、分子之间存在相互作用力；——短程力
—— 大学物理学 ——
热学
热力学系统 （孤立系统、封闭系统、开放系统）
途研 径究
子一统
运章计
动只物
论讨理
部论（
分 ）
气 体
本 书
分第
热力学
热力学系统的状态 热 力 学 系 统
的变化规律
须热
平衡态
非平衡态 能 力
量学
守 恒
过 程
理想气体的
必
状态方程
热力学第
一定律
都实 具际 有热 方力 向学 性过
程
热力学第 二定律
（混乱性和无序性）
例：气体、液体、固体的扩散
—— 热学 ——
理想气体压强 温度的微观意义
特征2: 统计规律性 大量分子的集体行为 遵循确定的统计规律；
热学——研究与热现象有关的理论
物质与冷热有关的性质，以及性质随冷热变化的规律。
研究对象： 热力学系统（宏观系统）
●包含极大量的分子、原子（NA =6.023×1023 ）； ●分为孤立系统、封闭系统、开放系统 。
热力学：观察+实验
宏观规律
归纳 推理
统计物理学：粒子运动及 相互作用
力学规律 微观理论 统计方法பைடு நூலகம்
NA
—— 热学 ——
平衡态 温度 理想气体状态方程
例1、容器内有压强为3×105Pa, 温度270c，密度为 0.241kg/m3 的某种气体，试分析这是哪种气体。
提示：由气体状态方程
M pV RT
μ
0.241
8.31 300 3 105
2 10－3
kg
/
mol
—— 热学 ——
氢气
平衡态 温度 理想气体状态方程
开尔文（威廉·汤姆逊） 与理想气体温标一致
—— 热学 ——
平衡态 温度 理想气体状态方程
对于一定质量（v摩尔）的理想气体
pV νRT M RT μ
R 8.31J /(mol .k) ——普适气体常数
M——气体质量
μ ——摩尔质量
理想气体状态方程的其他几种形式
p nkT
k R 1.38 1023 (J K -1) ——玻尔兹曼常数
不同测温质或不同测温属性测量同一温度数值可能不同
—— 热学 ——
平衡态 温度 理想气体状态方程
（2）理想气体温标 ——以理想气体为测温物质
在任何压强都严格遵守玻意耳定律的气体 Boyle定律：一定质量的气体，在一定的温度下， 其压强和体积的乘积为常量。即
PV=const.（只决定于温度） 理想气体温标T
例2、对理想气体加热，测得由状态1到状态2，压强 和绝对温度关系如图，问气体体积如何变化？
p p2 p1 1
O
T1
—— 热学 ——
提示：由 pV νRT
2
P 1 R
TV
又由图 P2 P1
T
T2 T1
T2
V2 V1
平衡态 温度 理想气体状态方程
例3、容器内装有氧气0.1Kg，压强为10个大气压， 温度470C,因容器漏气，经若干时间后，压强降为 原来的5/8，温度降为270C，问:
2、平衡态
【平衡态】在无外界影响的条件下，系统的宏观性质 不随时间改变的状态。
1、无外界影响：外界对系统不做功，也不传热。
2、平衡态（热动平衡） 稳定态；
Q
100o C
0o C
３、平衡态——理想状态（平衡总存在涨落） ４、驰豫过程：系统向平衡态过渡的过程。
—— 热学 ——
平衡态 温度 理想气体状态方程
平衡态 温度 理想气体状态方程
1、温度
A
绝热板
B
各自达到 A
平衡态
导热板
B
同时达到 平衡态
达到热平衡的系统具有共同的内部属性 ——温度
ACB
•若A、B与C均达到热平衡，则A与B必然处于热平衡。
——热力学第零定律
—— 热学 ——
平衡态 温度 理想气体状态方程
应用：温度计
原理：一切互为热平衡的物体都具有相同的温度。
d—分子有效直径 (d ~ 1010 m) F
斥力 引力
r
109 m
3、分子在永不停息地作热运动，与温度有关。
—— 热学 ——
理想气体压强 温度的微观意义
特征1: 永恒的运动， 频繁的碰撞；
多 — 分子数多
(N A 6.02 1023 )
快 — 分子运动快
(υ ~ 500m / s)
乱 — 单个分子运动无序，碰撞频繁（ ～10亿次/秒 ）