大学物理下热学01剖析.ppt

§ * 热 学 1.热学的研究对象： 热学研究的是自然界中物质与冷热有关的性质及这些性质变化的规律。大量分子（原子）的无规则运动导致了物质冷热现象的产生。即热学研究的是物质的分子（原子）热运动。 热现象:物质受温度影响，其物理性质发生变化的现象统称热现象。 如物体的热胀冷缩，固、液、气三态的相互转变；软钢淬火变 硬；硬钢退火变软等。上述现象是宏观现象。从微观来看，热 现象就是系统大量分子、原子热运动的集体表现。 热运动：宏观物体内大量微观粒子一种永不停息的无规则运动。 热力学系统（系统）： 热学中的研究对象。 外界： 系统之外并与系统相关联的物体。 宏观量：描述热力学系统的状态和属性的物理量。 微观量：描述微观粒子的运动状态的物理量。 分子物理学：从物质的微观结构出发，认为物质的宏观 性质是大量分子无规则的运动的平均效 果，用统计的方法研究物体的宏观性质. 热力学：由观察和实验总结出的基本规律，用逻辑推 理的方法，研究物体的宏观性质及宏观过程 进行的方向和限度。 热学 两者虽然都是研究物质热现象和热运动规律的学科，但方法不同。 2.热学的研究方法 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 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 小球在伽尔顿板中的分布规律 . 3. 概率统计 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 设:Ni为第i 格中的粒子数 . 概率 粒子在第i格中出现 的可能性大小 . 归一化条件 粒子总数 统计规律：当小球数 N 足够大时小球的分布具有统计规律. §8.1 气体分子动理论的概念 一、 气体的分子构成 1、宏观气体是由大量微粒（分子）组成的 1摩尔宏观气体含有6.023×1023个分子。 2、气体内的分子在不停地运动着， 这种运动是无规则的，其剧烈程 度与物体的温度有关（扩散现象 和布朗运动）。 分子热运动的基本特征 分子热运动的基本特征: 是分子的永恒运动和频繁相互碰撞。 第八章 气体分子动理论 3、分子间有相互作用力 r f(r) r0 s d 斥力 引力 合力 s 有效作用距离 ~10-9m d分子有效直径 ~10-10m r0平衡距离 二、 宏观状态参量 1、体积V：气体分子活动所能到达的空间范围。 　　在一定条件下，当物体的状态保持不变，为描述物体的特性而采用的物理量。如体积、温度、压强、浓度等 。对于一定质量的气体，除它的质量M和摩尔质量Mmol，它的状态一般可用下列三参量来表示： （1）若忽略分子本身的大小时，储存气体的容器的容积即为 气体的体积。 （2）它与气体分子本身体积的总和完全不同； （3）气体体积的单位是m3; 注意： 2、压强P：作用在容器壁单位面积上的垂直作用力， 是气体分子对器壁碰撞的具体表现； 3、温度T：反映了物质内部分子运动的剧烈程度； 从宏观上来讲，温度表示物体的冷热程度；从微观上讲，温度反映物质内部分子运动的剧烈程度。 三、 平衡态 在不受外界影响的条件下，宏观性质不随时间变化的状态称为平衡态。 例：一定质量的气体在一定容器内具有一定的体积V，不管气体内各部分原有的温度和压强如何，经过相当长时间后，气体内各部分终将达到相同的温度和压强。如果它与外界没有能量交换、内部没有任何形式的能量转换（例如没有发生化学变化或原子核的变化等）、也没有外场作用，则此后温度和压强将不随时间变化。 说明：1.不受外界影响是指外界对系统既不作功又不传热. 2.从微观看，在平衡态下，组成系统的分子仍在不停地运动着，只不过分子