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第十二章气体动理论

第十二章气体动理论

§12-1平衡态气体状态方程

【基本内容】

热力学：以观察和实验为基础，研究热现象的宏观规律，总结形成热力学三大定律，对

热现象的本质不作解释。

统计物理学：从物质微观结构出发，按每个粒子遵循的力学规律，用统计的方法求出系

统的宏观热力学规律。

分子物理学：是研究物质热现象和热运动规律的学科，它应用的基本方法是统计方法。

一、平衡态状态参量

1、热力学系统：由大量分子组成的宏观客体（气体、液体、固体等），简称系统。

外界：与系统发生相互作用的系统以外其它物体（或环境）。

从系统与外界的关系来看，热力学系统分为孤立系统、封闭系统、开放系统。

2、平衡态与平衡过程

平衡态：在不受外界影响的条件下，系统的宏观热力学性质（如P、V、T）不随时间变

化的状态。它是一种热动平衡，起因于物质分子的热运动。

热力学过程：系统从一初状态出发，经过一系列变化到另一状态的过程。

平衡过程：热力学过程中的每一中间状态都是平衡态的热力学过程。

3、状态参量

系统处于平衡态时，描述系统状态的宏观物理量，称为状态参量。它是表征大量微观粒

子集体性质的物理量（如P、V、T、C等）。

微观量：表征个别微观粒子状况的物理量（如分子的大小、质量、速度等）。

二、理想气体状态方程

1、气体实验定律

（1）玻意耳定律：

一定质量的气体，当温度保持不变时，它的压强与体积的乘积等于恒量。即PV恒量，

亦即在一定温度下，对一定量的气体，它的体积与压强成反比。

（2）盖.吕萨克定律：

V



一定质量的气体，当压强保持不变时，它的体积与热力学温度成正比。即恒量。

T

（3）查理定律：

P



一定质量的气体，当体积保持不变时，它的压强与热力学温度成正比，即恒量。

T

气体实验定律的适用范围：只有当气体的温度不太低（与室温相比），压强不太大（与

大气压相比）时，方能遵守上述三条定律。

2、理想气体的状态方程

（1）理想气体的状态方程

在任一平衡态下，理想气体各宏观状态参量之间的函数关系；也称为克拉伯龙方程

M



PVRTRT



（2）气体压强与温度的关系

PnkT

玻尔兹曼常数kR/N1.381023J/K；气体普适常数R8.31J/mol.K

A

23

阿伏加德罗常数N6.02310/mol

A

质量密度与分子数密度的关系

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