文档介绍：宏观法与微观法相辅相成。热学(Heat)热学是研究与热现象有关的规律的科学。热现象是物质中大量分子无规则运动的集体表现。大量分子的无规则运动称为热运动。热学的研究方法:逻辑推理(运用数学)------称为热力学。优点:可靠、普遍。缺点:未揭示微观本质。+统计方法------称为统计力学其初级理论称为气体分子运动论(气体动理论)优点:揭示了热现象的微观本质。缺点:可靠性、普遍性差。1宏观量与微观量对热力学系统的两种描述方法:,一般可以直接测量。如M、V、E等----可以累加,称为广延量。P、T等----不可累加,称为强度量。。如分子的质量m、直径d、速度v、动量p、能量等。微观量与宏观量有一定的内在联系。例如,气体的压强是大量分子撞击器壁的平均效果,它与大量分子对器壁的冲力的平均值有关。2第六章气体动理论 (ictheoryofgases)§6-1状态过程理想气体§6-2分子热运动和统计规律§6-3气体动理论的压强公式§6-4理想气体的温度公式§6-5能均分定理理想气体内能§6-6麦克斯韦速率分布律§6-7玻尔兹曼分布律§6-8分子平均碰撞次数自由程§6-9气体内的迁移现象§6-10实际气体范德瓦耳斯方程§6-11物态和相变作业:1、2、4、5、6、8、9。3§1状态过程理想气体温度反映物体冷热程度的物理量,其高低反映内部分子热运动的剧烈程度。热力学温标(T:K)与摄氏温标(t:℃):t=T-。1dm3=1L压强P气体分子垂直作用于器壁单位面积上的力,是大量气体分子与器壁碰撞的宏观表现。760mmHg=105Pa。:在不受外界影响的条件下,系统宏观性质均匀一致、不随时间变化的状态,气体状态(P,V,T)就是指平衡态。,我们主要研究平衡态的热学规律。说明两个概念:动态平衡处在平衡态的大量分子仍在作热运动,而且因为碰撞,每个分子的速度经常在变,但是系统的宏观量不随时间改变。这称为动态平衡。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。粒子数是宏观量气缸中的气体5涨落处在平衡态的系统的宏观量,如压强P,不随时间改变,但不能保证任何时刻大量分子撞击器壁的情况完全一样,这称为涨落现象,分子数越多,涨落就越小。上例中两侧粒子数不可能严格相同,这里的偏差也就是涨落。平衡态1非平衡态平衡态2状态变化的过程系统从平衡态1到平衡态2,经过一个过程,平衡态1必首先被破坏,系统变为非平衡态,从非平衡态到新的平衡态所需的时间为弛豫时间。6状态1到状态2是一个状态变化的过程。若此过程足够缓慢,这个过程中每一状态都可近似看作平衡态,则叫平衡过程。平衡过程在过程中每一时刻,系统都处于平衡态,这是一种理想过程。u例1:外界对系统做功,过程无限缓慢,无摩擦。非平衡态到平衡态的过渡时间,即弛豫时间,约10-3秒,如果实际压缩一次所用时间为1秒,就可以说是平衡过程。7§2 分子热运动和统计规律分子热运动::(1)无序性某个分子的运动,是杂乱无章的,无序的;各个分子之间的运动也不相同,即无序性;这正是热运动与机械运动的本质区别。(2)统计性但从大量分子的整体的角度看,存在一定的统计规律,即统计性。分子热运动具有无序性与统计性,与机械运动有本质的区别,故不能简单应用力学定律来解决分子热运动问题。必须兼顾两种特征,应用统计方法。8定义:某一事件i发生的概率为PiNi----事件i发生的次数N----各种事件发生的总次数统计规律有以下几个特点:(1)只对大量偶然的事件才有意义.(2)它是不同于个体规律的整体规律(量变到质变).(3):大量偶然事件从整体上反映出来的一种规律性。9微观模型与统计方法理想气体分子的微观假设(力学假设)§(1)气体分子当作质点,不占体积,体现气态的特性。(2)气体分子的运动遵从牛顿力学的规律;(3)分子之间除碰撞的瞬间外,无相互作用力,碰撞为弹性碰撞;一般情况下,忽略重力。对大量分子组成的气体系统的统计假设:(1)分子的速度各不相同,而且通过碰撞不断变化着;(2)平衡态时分子按位置的分布是均匀的,即分子数密度到处一样,不受重力影响;dV----体积元(宏观小,微观大)10