[理学]第1章 温 度.ppt

第1章 温 度 1.1 平衡态 状态参量 1.4 气体的状态方程 3. 国际实用温标 国际实用温标（1990）可分别以热力学温度T90及摄氏t90表示。 国际实用温标是国际间协议性的温标。它利用一系列固定的平衡点温度（从平衡氢的三相点（13.803K）到铜的凝固点（1357.77K）)、一些基准仪器和几个相应的补差公式来保证国际间的温度标准在相当精确的范围内一致，并尽可能接近热力学温标。目前使用的是1990年国际温标（IPTS-90）。 国际实用温标 膨胀测温法：玻璃液体温度计、 双金属温度计 压力测温法：压力表式温度计、 蒸汽压温度计 电磁学测温法：电阻温度计、温差热电偶温度计、 半导体温度计、频率温度计 辐射测温法 声学测温法：声学温度计 开尔文 国际实用温标简介 三种温标的关系 描述热力学系统平衡态时气体各态参量之间的函数关系称为 气体的状态方程，即 1.4.1 气体实验定律 1. 波意耳—马略特定律 波意耳—马略特定律是指温度不变时，一定质量的气体的压强随着它的体积变化而变化。 理想气体在平衡态下的各态参量之间的函数关系，称为理想气体的状态方程 。 2. 盖-—吕萨克定律 盖-—吕萨克定律的内容是一定质量的某种气体，在压强不变的情况下，体积与热力学温度成正比。或者在压强不变的情形下，一定量气体的体积V随温度t作线性变化。 温度不变时，一定质量的气体的压强跟它的体积成反比（或一定质量的气体的压强跟它的体积的乘积是不变的）。在温度T不变的情形下，一定量气体的压强p和体积V的乘积为一常数，即 3. 查里定律 查理定律描述一定质量的气体，当其体积一定时，它的压强与热力学温度成正比。或者定质量气体在体积不变时其压强随温度作线性变化的规律。 或者 其中V0是在0℃时的体积，t为摄氏温度， 为气体压强系数。 或者 p0为0℃时气体的压强，t为摄氏温度， 为气体的体膨系数。 只要温度不太低，气体愈稀薄，以上三条定律就愈能精确地描述气体状态的变化，且在气体无限稀薄的极限下，所有气体 趋于共同的极限，其数值约为1/273，即 则有： 由系统的物态方程，可以得到下面几个重要的物理量。 压强系数β：体积不变下，温度升高1K所引起的物体压强变化相对变化。 等温压缩系数是一个负数，这是物质稳定存在的必要条件。 因为自然界的物质总是越压越小，而绝不是相反。 体胀系数 ：在压强不变时，温度升高1K所引起的物体体积相对变化。 等温压缩系数 ：温度不变时，增加单位压强所引起的物体体积相对变化。 由 得 的关系为： 、β和 1.4.2 理想气体的状态方程 压强趋于零的极限状态下的气体称为理想气体， T、V和p的函数关系即理想气体状态方程。 理想气体状态方程 1摩尔理想气体在压强为1atm, 温度为273.15K时 或 普适气体常数R（universal gas constant） 若采用大气压与升作为压强与体积的单位，则： 若采用热化学卡为单位，则： 例题1 某种柴油机的气缸容积为0.827?10-3m3。设压缩前其中空气的温度47oC，压强为8.5?104 Pa。当活塞急剧上升时可把空气压 缩到原体积的1/17，使压强增加到4.2?106Pa，求这时空气的温度。如把柴油喷入气缸，将会发生怎样 的情况？（假设空气可看作理想气体。） 解: 本题只需考虑空气的初状态和末状态，并且把空气作为理想气体。我们有 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。 已知 p1=8.5?104Pa，p2=4.2?106Pa，T1=273K+47K=320K 例题2 容器内装有氧气，质量为 0.10kg，压强为10?105 Pa ，温度为 470C。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 270C。 问 (1)容器的容积有多大？ (2)漏去了多少氧气？ 求得容器的容积 V 为 解:(1)根据理想气体状态方程， 所以漏去的氧气的质量为 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 1.4.3 混合理想气体的状态方程 某组分的分压强，是指这个组分单独存在时，即在与混