文档介绍:研究方法
1. 热力学 —— 宏观方法
实验经验总结,给出宏观物体热现象的规律,从能量观点出发,运用逻辑推理(运用数学)分析研究物态变化过程中热功转换的关系和条件 .
1)具有可靠性;
2)知其然而不知其所以然,未揭示微观本质;
3)应用宏观参量 .
特点
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—— 微观方法
根据物质的微观结构和热运动的特点,应用模型假设和统计方法 ,研究大量粒子的热运动规律。
两种方法的关系
气体动理论
热力学
相辅相成
揭示宏观现象的本质
特点
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气体动理论的研究内容:以气体为研究对象,从分子热运动的观点出发,用统计的方法来研究大量气体分子热运动的规律,从而找出微观量和宏观量之间的关系。
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3、状态参量:一定质量(质量M、 摩尔质量 )的气体,其状态可用气体体积V、压强P、温度T表述。V、P、T叫气体的状态参量。
一、 状态参量 平衡态
理想气体的压强和温度
1、热力学系统:热学中所研究的对象(由大量原子、分子构成、能为我们的感官所觉察的物体)称为热力学系统,简称系统(也称体系或工作物质)。
2、外界:在系统以外与系统密切相关、影响所及的部分称为外界(也称环境)。
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气体压强 :作用于容器壁上单位面积的正压力,是大量气体分子与器壁碰撞的宏观表现(力学描述).
单位: Pa(SI)、mmHg、atm 等
体积 :气体所能达到的最大空间(几何描述).
单位: (SI)、升( l )
标准大气压: 纬度海平面处, 时的大气压.
温度 :气体冷热程度的量度(热学描述).
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温度T 表征物体冷热程度的物理量,本质上反映物质内部分子运动的剧烈程度。
温标 温度的数值表示方法(thermometric scale)
热力学温标 T(SI) 单位:开尔文(K) (Kelvin’s)
摄氏温标 t 单位:℃ (Celsius’s )
华氏温标 tF 单位:oF (Fahrenheit’s)
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平衡态是一个理想化状态,我们主要研究系统平衡态时的热学规律。
4、平衡态(又称热动平衡态,是一种理想状态)
一定质量的气体与外界无能量交换,内部无化学反应、核反应等形式的能量转换,仅由于分子热运动 使气体内各部分达到:密度 均匀、温度 T 均匀、压强 P 均匀的状态,亦即在不受外界影响的条件下,系统的宏观性质不随时间改变的状态,称为平衡态。
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在这过程中,各点密度、温度等均不相同,这就是非平衡态。但随着时间的推移,各处的密度、压强等都达到了均匀,无外界影响,状态保持不变,就是平衡态。
又如敞开的盛水容器,水不断地蒸发,但将容器盖上,经一段时间后,水蒸汽达到饱和状态。之后,无外界影响状态历久不变。
设一容器,用隔板将其隔开当隔板右移时,分子向右边扩散
例
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注意:1)无外界影响是指没有热量的传递及外
界对系统作功。
2)平衡态是宏观性质不发生变化的状态,
但从微观上看,分子仍作无规的热运动,故称
热动平衡。
3)只有系统处于平衡态,才可以用确定的状态参量来描述其宏观状态。例如
4)平衡态是一个理想的状态。因为变化是绝对的,实际中没有绝对历久不变的状态。
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二、 理想气体模型(理想模型)
理想气体的模型是:
分子本身的线度分子之间的距离,以至可
以忽略,可视为质点,分子运动遵守经典力
学规律;
除碰撞的一瞬间(10-8秒)分子与分子、分
子与器壁之间无相互作用;
分子之间及与器壁的碰撞是完全弹性碰撞;只改变方向,不改变动能。
结论:理想气体的模型是:自由地无规则运动
的弹性小球的集合。
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