平衡状态
道 致 远
态
A
若 A 和 B、B 和 C 分别热平 衡，则 A 和 C 一定热平衡。 （热力学第零定律）
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08气体动理论
处在相互热平衡状态的系统拥有某一共同的宏观 物理性质，这个性质称为温度. 温标：温度的数值表示方法。
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华氏温标：1714年荷兰华伦海特建立，以水结冰的温 大 度为32°F，水沸腾的温度为212°F 道 摄氏温标：1742年瑞典天文学家摄尔修斯建立，以冰 的熔点定为0°C，水的沸点定为100°C， 热力学温标：与工作物质无关的温标，由英国的开尔 文建立，与摄氏温度的关系为
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2
2
08气体动理论 第八章 气体动理论
§ 8-2 分子热运动和统计规律
§ 8-2 分子热运动和统计规律
宏观物体都是由大量不停息地运动着的、彼此 有相互作用的分子或原子组成 .
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现代的仪器已可以观察和测量分子或原子的大 小以及它们在物体中的排列情况, 例如 X 光分析仪, 电子显微镜, 扫描隧道显微镜等. 利用扫描隧道显 微镜技术把一个个原 子排列成 IBM 字母 的照片. 对于由大量分子组成的热力学系统从微观上加 以研究时, 必须用统计的方法.
研究方法
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统计平均
宏观量
大
1. 热力学 —— 宏观描述
实验经验总结，
川 川
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 . 特点 1）具有可靠性； 2）知其然而不知其所以然；
大 给出宏观物体热现象的规律， 道 道 致 致 远 远
3）应用宏观参量 .
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o
1）单一性（
川 川
V
大 道 道 致 致 远 远
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）.
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08气体动理论 第八章 气体动理论
§ 8-1状态 过程 理想气体
2. 平衡过程 (准静态过程) — 状态变化的过程进行的足够缓慢, 以致于每一个中间态都无限接近平衡态. 非平衡过程
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1 pi n V • 02
2
a pi 2 V0
大
RT a p 2 V0 b V0
质量为 m 的气体
a ( p 2 )(V0 b) RT V0
2 2 2
道 致 远
m a m m (p )(V b) RT M V M M
a = 0.84 105 Pa l2/mol b = 0.0305 l/mol
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大 道 致 远
08气体动理论
1.构成气体的分子数是大量的。
在标准状态下，对于同一物质气体的密度大约为液体 的1/1000。设液体分子是紧密排列的，则气体分子之间的 距离大约是分子本身线度（10-10 m） 的(1000) 1/3倍,即10倍 左右。所以把气体看作是彼此相距很大间隔的分子集合。
大
川 川
p
真空膨胀
p,V , T
( p ,V , T )
大 道 道 致 致 远 远
( p ' ,V ' , T )
o
V
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p ,V ,T'Fra bibliotek'
08气体动理论 第八章 气体动理论
§ 8-1状态 过程 理想气体
平衡态的特点
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p
* ( p ,V , T )
大
( p ,V , T )
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大 道 致 远
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08气体动理论 第八章 气体动理论
§ 8-1状态 过程 理想气体
研究对象 热现象 : 与温度有关的物理性质的变化。
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热运动 : 构成宏观物体的大量微观粒子的永不 休止的无规运动 .
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 .
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M mol pV m' RT 0.032 10 106 5 / 8 8.31103 6.67 102 kg 8.31(273 27)
所以漏去的氧气的质量为
大 道 致 远
m m m ' 0.10 6.67 10 3.3310 kg
大 道 道 致 致 远 远
3 温度 T : 气体冷热程度的量度（热学描述）.
单位：温标 K （开尔文）.
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T 273.15 t
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温度 初
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表征物体的冷热程度
A B 绝热板
A、B 两体系互不影响各自
态 末
达到平衡态
大
A B
C B
导热板
A、B 两体系达到共同的热
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Example-P5-8-2
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例题8-2 容器内装有氧气，质量为 0.10kg，压强为 10105 Pa ，温度为 47°C。因为容器漏气， 经过若 干时间后，压强降到原来的 5/8，温度降到 27°C。 问(1)容器的容积有多大？ (2)漏去了多少氧气？ 解:(1)根据理想气体状态方程，
m pV RT M mol
大 道 致 远
求得容器的容积 V 为
mRT V M mol p 0.10 8.31 (273 47) 8.31103 m3 0.032 10 105
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若漏气若干时间之后，压强减小到 p，温度降 到 T’。如果用m 表示容器中剩余的氧气的质量， 从状态方程求得
大
川 川
大 道 道 致 致 远 远
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 .
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 .
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§ 8-1状态 过程 理想气体
微观量
已知 p1=8.5104Pa, p2=4.2106Pa,T1=320K，V1:V2=1:17
所以
p2V2 4.2 106 1 T2 T1 (273 47) 930K 4 p1V1 8.5 10 17
这一温度已超过柴油的燃点，所以柴油喷入气缸 时就会立即燃烧，发生爆炸推动活塞作功。
致 远
T t 273
单位为开(K)，称为热力学温度.
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§ 8-1状态 过程 理想气体
二 、平衡态和平衡过程 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 .（理想状态）
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3. 分子在作永不停息的运动，其剧烈程度与温度有关。
在连续两次碰撞之间分子所经历的路程平均为10-7 m , 而分子的平均速率很大,约为500 m/s。因此,平均大约经过 10-10s,分子与分子碰撞一次,即在1s内,一个分子将受到10 10 次碰撞。分子碰撞的瞬间大约是10-12 s,这一时间远小于分 子自由运动所经历的平均时间(10-10s)。因此 ,在分子的连 续两次碰撞之间,分子的运动可看作由其惯性支配的自由 运动。
热力学
相辅相成
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气体动理论
08气体动理论
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大 道 致 远
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研究物质热现象、热运动的学科 微 观 以气体分 子热运动 规律为基 础，用统 计方法。 理论体系 研究方法 宏 观
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统 计 物 理 学
大
以事实 为基础， 应用热 力学基 本定律
一 、 气体的物态参量及其单位（宏观量）
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1 气体压强 p ：作用于容器壁上 单位面积的正压力（力学描述）.
单位：
2
p,V , T
大
川 川
1Pa 1N m 标准大气压： 45 纬度海平面处, 0 C 时的大气压. 5 1atm 1.01310 Pa
2 体积 V : 气体所能达到的最大空间（几何 描述）. 3 3 3 3 单位： 1m 10 L 10 dm
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大 道 致 远
08气体动理论
2.统计性 但从大量分子的整体的角度看，存在一定 的统计规律，即统计性。
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大 道 致 远
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二、分子热运动的基本特征
分子热运动的基本特征是永恒的运动与频繁 的相互碰撞。它与机械运动有本质的区别，故不 能简单应用力学定律来解决分子热运动问题。 1.无序性 某个分子的运动， 是杂乱无章的，无序 的；各个分子之间的 运动也不相同，即无 序性；这正是热运动 与机械运动的本质区 别。
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大
川 川
大 道 道 致 致 远 远
08气体动理论
一、分子热运动的图像
分子热运动：大量分子做 永不停息的无规则运动。
由实验可知，热现象 是物质中大量分子无规则 运动的集体表现，人们把 大量分子的无规则运动叫 做分子热运动，即所谓的 布朗运动(1827年）。 工s08-布朗运动swf
摩尔气体常量
p1V1 p2V2 T1 T2
m pV RT M