气体状态方程教材.ppt

例5 例4 设（1）在温度 t=10000C 时， （2）在温度 t=00C 时， （3）在温度 t= -1500C 时 求氮气分子的平均平动动能和方均根速率。 （2）同理在温度 t=00C 时 解（1）在温度 t=10000C 时 §10.1 理想气体状态方程 * 物理学的第三次大综合 物理学的第三次大综合是从热学开始的，涉及到宏观与微观两个层次 . 宏观理论热力学的两大基本定律: 第一定律, 即能量守恒定律; 第二定律, 即熵增加定律 . 科学家进一步追根问底, 企图从分子和原子的微观层次上来说明物理规律, 气体分子动理论应运而生 . 玻尔兹曼与吉布斯发展了经典统计力学 . 热力学与统计物理的发展, 加强了物理学与化学的联系, 建立了物理化学这一门交叉科学 . 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运动 . 热现象 : 与温度有关的物理性质的变化。 单个分子 — 无序、具有偶然性、遵循力学规律. 研究对象特征 整体（大量分子）— 服从统计规律 . 宏观量：表示大量分子集体特征的物理量（可直接测量）, 如 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 等 . 宏观量 微观量 统计平均 研究方法 1. 热力学 —— 宏观描述 实验经验总结， 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 换的关系和条件 . 1）具有可靠性； 2）知其然而不知其所以然； 3）应用宏观参量 . 特点 2. 气体动理论 —— 微观描述 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 . 两种方法的关系 气体动理论 热力学 相辅相成 1）揭示宏观现象的本质； 2）有局限性，与实际有偏差，不可任意推广 . 特点 §10.1 气体状态方程 温度 反映物体冷热程度的物理量，其高低反映内部分子热运动的剧烈程度。 热力学温标(T:K)与摄氏温标(t:℃)： t=T-273.15 体积 V 气体分子所能到达的空间。1dm3=1L 压强 P 气体分子垂直作用于器壁单位面积上的 力，是大量气体分子与器壁碰撞的宏观 表现。 760 mmHg=1.01?105Pa。 1.气体状态参量 一 理想气体状态方程 过 程 2. 状态变化的过程 (2) 非静态过程： (1)过程： 热力学系统（大量微观粒子组成的气体、固体、液体）状态随时间变化的过程。 系统从平衡态1到平衡态2，经过一个过程,平衡态1必首先被破坏，系统变为非平衡态，从非平衡态到新的平衡态所需的时间为弛豫时间。 非静态过程：当系统宏观变化比弛豫更快时，这个过 程中每一状态都是非平衡态。 §10.1 理想气体状态方程 过 程 (3)准静态过程： 当系统弛豫比宏观变化快得多时，这个过程中每一状态都可近似看作平衡态，该过程就可认为是准静态过程。 在过程中每一时刻，系统都处于平衡态，这是一种理想过程。 u 例如：外界对系统做功， 过程无限缓慢，无摩擦。 非平衡态到平衡态的过渡时间，即弛豫时间，约 10 -3 秒 ，如果实际压缩一次所用时间为 1 秒，就可以说是准静态过程。 外界压强总比系统压强大一小量△P ，就可以缓慢压缩。 §10.1 理想气体状态方程 过 程 §10.1 理想气体状态方程 3 气体的实验规律 玻意耳—马略特定律：一定质量的气体，在温度保持不变时，它的压强与体积成反比。 盖—吕萨克定律：一定质量的气体，当压强保持不变时，它的体积随温度线性地变化。 查理定律：一定质量的气体，当体积保持不变时，它的压强随温度线性地变化。 （1）理想气体状态方程的第一种形式 4 理想气体物态方程 §10.1 理想气体状态方程 （2）理想气体状态方程的第二种形式 §10.1 理想气体状态方程 §10.1 理想气体状态方程 在标准状况下，1摩尔的理想气体所占的体积(称为摩 尔体积 在标准状况下，1摩尔的理想气体所占的体积(称为摩 尔体积 是一个普适恒量，称为普适气体常量。 （3）理想气体状态方程的第三种形式 §10.1 理想气体状态方程 玻—马定律 PV=consta