文档介绍：物理热学第一课
——主讲：西安马工
YY教室：91154773
2015年1月16日晚八点
基础物理
• 考试大纲（分值12分）
1 热学
气体状态参量 平衡态 理想气体状态方程 理想气体的压力和温度的统计解释
能量按自由度均分原理 理想气体内能 平均碰撞次数和平均自由程 麦克斯韦
速率分布律
功 热量 内能 热力学第一定律及其对理想气体等值过程和绝热过程的应用 气
体的摩尔热容 循环过程 热机效率 热力学第二定律及其统计意义 可逆过程和
不可逆过程 熵
2 波动学
机械波的产生和传播 简谐波表达式 波的能量 驻波 声速
超声波 次声波 多普勒效应
3 光学
相干光的获得 杨氏双缝干涉 光程 薄膜干涉 迈克尔干涉仪 惠更斯-菲涅耳原
理 单缝衍射 光学仪器分辨本领 x射线衍射 自然光和偏振光 布儒斯特定律 马
吕斯定律 双折射现象 偏振光的干涉 人工双折射及应用
第一节 气体分子动理论
• 一、基本概念
（一）平衡状态
平衡态：在没有外界影响的条件下，系统内各处宏观性
质（压强P、体积V、温度T）处处均匀且不再随时间变化
的那个状态称气体处在平衡态。热力学平衡态是一种动态
平衡，称之为热动平衡。
（二）平衡过程
当系统和外界有能量交换时，系统的状态就会发生变化。
系统从一个平衡态到另一个平衡态的变化过程，称为状态
变化过程，简称过程。如果系统状态变化所经历的所有中
间状态都无限接***衡状态，这个过程称为准静态过程
（或平衡过程）。
第一节 气体分子动理论
（三）状态参量
用来描述气体处在平衡态时的宏观状态（压强、体积、温
度等）的物理量。状态量（如P、V、T）的函数称为状态函
数（如内能E、熵S等）。
压强 P：作用于容器器壁单位面积上的压力
温度 T：是大量气体分子平均平动动能的量度，也是分子热运动剧烈程度
的量度
单位:开尔文（K），热力学温度T和摄氏温度toC的关系：T=t+
体积 V：分子无规则热运动所能达到的空间
第一节 气体分子动理论
（四）气体分子的热运动及其基本特征
所有物质（包括气体）的分子都在永不停息的作无规则的
热运动，这种运动的剧烈程度随温度变化。大量分子呈现
一幅纷繁动乱的图景，但它们遵循一定的统计规律。
（五）理想气体的微观模型
1、分子本身的线度，可看作无体积大小的质点。
2、分子之间以及分子与器壁之间的碰撞是完全弹性碰撞。
3、除碰撞外，分子之间以及分子与器壁之间无相互作用。
4、统计性假设：沿各个方向运动的分子数相等，分子沿各
个方向的分量的各种平均值相等。
第一节 气体分子动理论
（六）气体分子的自由度（i）
自由度：描述物体位置所需的最少坐标数。
单原子分子：可看作质点，只有平动，i=3
刚性双原子分子：3个平动自由度，2个转动自由度，i=5
刚性三原子以上分子：3个平动自由度，3个转动自由度，室
温情况下绝大多数气体分子不考虑振动则总自由度为i=6
第一节 气体分子动理论
（七）理想气体的内能
气体分子热运动的动能（包括平动、转动和振动的动能）
和分子之间的相互作用势能的总和称为气体的内能。
理想气体的内能：系统内全部分子（刚性分子）的动能之
和。
第一节 气体分子动理论
二、基本内容
• （一）理想气体状态方程
• （二）理想气体的压强公式
• （三）理想气体的温度公式（或能量公式）
• （四）能量按自由度均分定理
• （五）麦克斯韦速率分布律
• （六）平均碰撞频率 和平均自由程
第一节 气体分子动理论
（一）理想气体状态方程
1. 一定质量的理想气体从状态I（P1,V1,T1）变化到状态
II(P2,V2,T2)时，两状态的状态参量之间的关系为：
PV P V
1 1 2 2
T 1 T 2 =恒量 （2-1-1）
2. 理想气体的质量为m，摩