文档介绍：气体动理论基础
第六章
6-1 平衡态温度理想气体状态方程
一、平衡态
热力学系统(热力学研究的对象):
大量微观粒子(分子、原子等)组成的宏观物体。
外界:热力学系统以外的物体。
系统分类(按系统与外界交换特点):
孤立系统:与外界既无能量又无物质交换
封闭系统:与外界只有能量交换而无物质交换
开放系统:与外界既有能量交换又有物质交换
系统分类(按系统所处状态):
平衡态系统
非平衡态系统
热平衡态: 在无外界的影响下,不论系统初始状态如何,经过足够长的时间后,系统的宏观性质不随时间改变的稳定状态。
平衡条件:
(1) 系统与外界在宏观上无能量和物质的交换,
(2) 系统的宏观性质不随时间改变。
非平衡态: 不具备两个平衡条件之一的系统。
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。
例如:粒子数
说明:
平衡态是一种理想状态
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。
平衡态是一种热动平衡
对热力学系统的描述:
1. 宏观量——状态参量
平衡态下描述宏观属性的相互独立的物理量。
如压强 p、体积 V、温度 T 等。
2. 微观量
描述系统内个别微观粒子特征的物理量。如分子的质量、直径、速度、动量、能量等。
微观量与宏观量有一定的内在联系。
二、温度
表征物体的冷热程度
A、B 两体系互不影响
各自达到平衡态
A、B 两体系达到共同的热平衡状态
A
B
绝热板
初态
A
B
导热板
末态
A
B
C
若 A 和 B、B 和 C 分别热平衡,则 A 和 C 一定热平衡。
(热力学第零定律)
处在相互热平衡状态的系统拥有某一共同的宏观物理性质
——温度
温标:温度的数值表示方法。
摄氏温标、热力学温标
三、理想气体状态方程
理想气体
当系统处于平衡态时,各个状态参量之间的关系式。
例:氧气瓶的压强降到106Pa即应重新充气,以免混入其他气体而需洗瓶。今有一瓶氧气,容积为32L,107Pa,若每天用105Pa的氧气400L,问此瓶氧气可供多少天使用?设使用时温度不变。
解: 根据题意,可确定研究对象为原来气体、用去气体和剩余气体,设这三部分气体的状态参量分别为
使用时的温度为T
设可供 x 天使用
原有
每天用量
剩余
分别对它们列出状态方程,有