文档介绍：第三章气体动理论
§ 气体物态参量平衡态理想气体物态方程
一、气体的物态参量(State Parameter)——热学系统状态的描述
(Thermodynamic System)
在热力学中,把所要研究的对象,即由大量微观粒子组成的物体或物体系称为热力学系统。在下一节中,将对热力学系统进行详细的讨论。
在力学中研究质点的机械运动时,我们用位置矢量、位移、速度和加速度等物理量来描述质点的运动状态。在讨论由大量作热运动分子构成的气体状态时,上述物理量只能用来描述分子的微观状态,而不能用来描述气体的整个状态。但是总是存在一些物理量可以用来对气体的状态进行描述。我们把用来描述系统宏观状态的物理量称为物态参量。
常用的状态参量有四类:
1)几何参量(如:气体体积)
2)力学参量(如:气体压强)
3)化学参量(如:混合气体各化学组的质量和物质的量等)
4)电磁参量(如:电场和磁场强度,电极化和磁化强度等)
5)热学参量(如:温度,熵等)
注意:
如果在所研究的问题中既不涉及电磁性质又无须考虑与化学成分有关的性质,系统中又不发生化学反应,则不必引入电磁参量和化学参量。此时只需温度、体积和压强就可确定系统的状态。
对于由大量分子组成的一定量的气体,其宏观状态可以用体积V、压强P和温度T来描述。
1)气体的体积(Volumn)V——几何参量
气体的体积V是指气体分子无规则热运动所能到达的空间。对于密闭容器中的气体,容器的体积就是气体的体积。
单位:m3
注意:气体的体积和气体分子本身的体积的总和是不同的概念。
2)压强(Pressure)P——力学参量
压强P是大量分子与容器壁相碰撞而产生的,它等于容器壁上单位面积所受到的正压力。定义式为
单位:(1)SI制帕斯卡 Pa 1Pa=1N·m-2
(2)cm·Hg表示高度为1cm的水银柱在单位底面上的正压力。
1mm·Hg=1Toor (托)
(3)标准大气压 1atm=76ch·Hg=×105Pa
工程大气压 ×104Pa
*帕斯卡(B. Pascal,1623—1662),法国数学家、物理学家,物理学方面的成就主要在1流体静力学。他提出大气压强随高度的增加而减小的思想,不久得到证实。为了纪念他,国际单位制中的压强的单位用“帕斯卡”命名。
3)温度(Temperature)T——热力学参量
温度的概念是比较复杂的,它的本质与物质分子的热运动有密切的关系。温度的高低反映分子热运动激烈程度。在宏观上,我们可以用温度来表示物体的冷热程度,并规定较热的物体有较高的温度。
对一般系统来说,温度是表征系统状态的一个宏观物理量。
温度的数值表示方法叫作温标(Thermometer Scale),常用的有
(1)热力学温标(Absolute Scale)T,SI制单位:K(Kelvin)
(2)摄氏温标(Celsius Scale)t 单位:0C
00C ——水的三相点温度(the Triple point)
1000C ——水的沸腾点温度
(3)华氏温标(Fahrenheit Scale)F 单位0F
320C ——水的三相点温度
2120C——