描述气体的状态参量压强.ppt

第九章 热力学基础 §9-1 热力学的基本概念 9-1-2 平衡态 准静态过程 9-1-3 理想气体状态方程 * * * * * * 大学物理 （2） 热 学 光 学 量子物理 2《普通物理学（1、3）》程守洙（第五版) 高等教育出版社 1《大学物理学》 毛骏健 顾牡 高教出版社 3《光学教程》 姚启钧 高等教育出版社 参考书目 热 学 前 言 一. 热学的研究对象及内容 ▲ 对象： 宏观物体（大量分子原子系统） 或物体系 — 热力学系统 。 ▲内容： 与热现象有关的性质和规律。 外界 系统 外界 例如汽缸： 二 . 热学的研究方法 ▲热力学（thermodynamics） 宏观基本实验规律 热现象规律 逻辑推理 特点： 普遍性、可靠性。 ▲统计力学（statistical mechanics） 对微观结构提出模型、假设 统计方法 热现象规律 特点：可揭示微观本质，但受模型局限。 前 言 1.掌握自然界的基本规律。 热力学第一定律：能量守恒 热力学第二定律：自然过程的方向 2.热能是重要的能源，也是维持生命的主要来源。 学习热力学的意义 教学基本要求： 1、掌握气体的状态参量、平衡态和准静态过程等一些基本概念，掌握描述状态参量之间关系的理想气体状态方程。了解热力学第零定律。 4、 掌握热力学第一定律，能分析、计算理想气体在等体、等压、等温和绝热过程中的功、热量和内能的改变量 。了解多方过程。 5、 理解循环的意义和循环过程中的能量转换关系，会计算卡诺循环和其他简单循环的效率。了解热机和制冷机的工作原理。 2、理解准静态过程的特点，会用p-V图来描述准静态过程。 3、掌握理想气体内能、功和热量的概念 6、了解可逆过程和不可逆过程的含义及自然界过程进行的方向性，理解热力学第二定律的两种不同表述。 常见的一些现象： 1、一壶水开了，水变成了水蒸气。 2、温度降到0℃以下，液体的水变成了固体的冰块。 3、气体被压缩，产生压强。 4、物体被加热，物体的温度升高。 热现象 9-1-1 热力学系统 在热力学中把要研究的宏观物体（气体、液体、固体）称为热力学系统 简称系统。 外界：系统以外与系统有着相互作用的环境 孤立系统：与外界不发生任何能量和物质交换的热力学系统。 封闭系统： 与外界只有能量交换而没有物质交换的系统。 状态参量：描述热力学系统状态的物理量。 描述气体的状态参量：压强、体积和温度 垂直作用在单位容器壁面积上的气体压力。 压强（P）： 国际单位： 帕斯卡（Pa = N/m2） 1标准大气压(atm) = 1.01325×105Pa = 760 mmHg 体积（V ）： 气体分子自由活动的空间。 国际单位： 米3（m3 ） 温度（T）： 温度是表征在热平衡状态下系统宏观性质的物理量。 温标 —— 温度的数值表示法。 摄氏温标： t ℃ 热力学温标： T K 水的冰点 —— 0 ℃ 水的沸点 —— 100℃ 冰点和沸点之差的百分之一规定为1 ℃ 。 绝对零度： T = 0 K t = - 273.15 ℃ 水三相点（气态、液态、固态的共存状态）273.16 K 热平衡:两热力学系统相互接触，而与外界没有热量交换，当经过了足够长的时间后，它们的冷热程度不再发生变化。 热力学第零定律： 如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，则这两个系统彼此也处于热平衡。 A B C A B C 温度： 表征系统热平衡时宏观状态的物理量。 微观量：每个分子的质量、速度、动量、能量等 宏观量：系统的体积、压强、温度、热容等 总结描述热现象的参量： 表征大量分子的集体特征。 表征个别分子特征。 平衡态：一个孤立系统，其宏观性质在经过充分长的时间后保持不变（即其状态参量不再随时间改变）的状态。（微观上应理解为动态平衡） 注意：如果系统与外界有能量交换，即使系统的宏观性质不随时间变化，也不能断定系统是否处于平衡态。 平衡态的特点： * 1）单一性（ 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.（区别力平衡） 一组态参量 一个平衡态 描述 对应 一定质量的气体（某一系统）的平衡态可用 p、 V 、 T表示 热力学过程：热力学系统的状态随时间发生变化的过程。 p1, V1, T1 p2, V2, T2 非平衡过程或非静态过程 平衡过程或准静态过程 （理想过程） 准静态过程： 状态变化过