热力学平衡的基本概念课件.ppt

二 平衡态 三 动态平衡与涨落 1 热平衡: 两物体通过热接触，经很长时间后达到的宏观性质不再变化的状态称为热平衡态。 五 状态方程 状态参量在平衡态下有确定的数值和意义，那么不同状态参量之间有什么关系？ 以理想气体为例，状态参量有p、V、T，由实验测得， P、V、T三者有关系： 太原理工大学物理系李孟春编写 由大量分子或原子组成的宏观物体，称为热力学系统。 热力学系统外的物体称外界。 第二篇 热学 对象的特征：大量无规运动的粒子组成。 一、热学研究对象及内容 1.对象 热现象：物质中大量分子热运动的集体表现。 热学研究与热现象有关的性质和规律。 2.内容 二、热学的研究方法 以实验事实为基础，从能量的观点研究热现象的宏观特性和规律。 从物质的微观结构出发，用统计平均的方法，研究热现象及规律的微观本质。 3.宏观方法和微观方法的关系 相辅相成、互相补充。 1.宏观描述方法---热力学方法 2.微观描述方法---统计物理方法 压 强 一 气体状态参量 §4-1 热力学平衡的基本概念 表示系统有关特性的物理量叫状态参量. 描述气体系统的状态参量有:体积V,压强P,温度T. 1.体积V 气体分子无规则热运动能达到的空间称为气体的体积. 容器中的气体的体积就是容积. 在SI中,单位是立方米. 2.压强P 大量气体分子与器壁碰撞,器壁单位面积所受的正压力. 3.温度 表征气体热运动剧烈程度的物理量. 在SI中,单位:帕斯卡(pa) 1pa=1N·m-2 1 atm = 1.013?105pa = 760mmHg 温度的数值表示叫温标. 摄氏温标与华氏温标的关系 摄氏温标与热力学温标的关系 热力学 状态 平衡态 非平衡态 只有在系统处于平衡态的条件下，状态参量才有确定的数值和意义。 在没有外界影响的情况下，系统各部分的宏观性质可以自发地发生变化的状态。 在没有外界影响的情况下，系统各部分的宏观性质长时期不发生变化的状态。 1 引入平衡态概念的必要性 2 平衡条件 一定质量的气体，如果满足与外界无能量交换， 内部无化学反应、 依靠分子热运动可以使气体内各部分达到： 密度 ? 均匀、 温度 T 均匀、 压强 P 均匀 核反应的条件， 平衡态是理想化模型，我们研究平衡态的热学规律. 此时,气体的状态参量不再随时间变化,这样的状态就是平衡态. 平衡态时宏观量不随时间改变，如压强P恒定, 但不能保证任何时刻大量分子撞击器壁的情况完全一样,称为涨落现象，分子数越多，涨落就越小。 箱子两侧粒子数不可能严格相同，这里的偏差也就是涨落. 处在平衡态的大量分子永远进行热运动，由于碰撞，每个分子的速度不断改变，但系统的宏观量不随时间改变——动态平衡. 箱子假想分成两相同体积的部分,达到平衡时,两侧粒子有的穿越界线,但两侧粒子数相同. 四 热力学第零定律 热力学第零定律为温度概念的建立提供了实验基础, 互为热平衡的物体之间必存在一个相同的宏观特征，即相同的温度. 一般地，一个热力学系统达到平衡态时，其状态参量之间满足的函数关系称为该热力学系统的状态方程. 1 状态方程的概念 气体的状态方程 玻意耳-马略特定律 PV=constant 盖—吕萨克定律 V/T=constant 查理定律 P/T=constant T不变 P不变 V不变 2 理想气体的状态方程 理想气体的实验定律 温度较高、压强较小、密度较小的气体—理想气体 一定量的理想气体，在平衡状态下，状态参量P、V、T的关系可以由三条实验定律导出 1mol的理想气体在标准状态下，所占的体积为22.4升. 质量为M的气体，在标准状态下的状态参量 普适气体恒量 * *