文档介绍：热学
概述
一、热学研究内容及对象
:热力学系统(宏观大物体)
对象的特征:大量无规运动的粒子组成
:与热现象有关的性质和规律
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。
以阿佛加德罗常数NA =6×1023计。
地球上全部大气约有1044个分子
一个人每次呼吸气体大约是1022个分子
超人
与宇宙同时出生
(150亿年前)
每秒数10个分子
数到现在才数了
宏观法与微观法相辅相成、相互补充。
二、热学的研究方法:
----热力学。
大量的实验事实逻辑推理热现象的宏观理论
优点:普遍、可靠。缺点:未揭示微观本质。
----统计力学
(初级理论称为气体动理论)
物质的微观结构+ 统计方法宏观的热学规律
优点:揭示了热现象的微观本质。缺点:可靠性、普遍性差。
宏观量与微观量
对热力学系统的两种描述方法:
1. 宏观量
从整体上描述系统的状态量,一般可以直接测量。如 M、V、E 、P、T等
2. 微观量
描述系统内微观粒子运动状态的物理量。如分子的质量m、直径 d 、速度 v、动量 p、能量等。不能被我们的感官直接观察到,也不能直接测量。
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。
宏观量总是相应微观量的统计平均值
第一章温度和气体动理论
§ 理想气体压强公式
§ 温度的微观意义
§ 能量均分定理
§ 麦克斯韦速率分布率
§ 气体分子的平均自由程
§ 平衡态和理想气体状态方程
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。
§ 平衡态和理想气体状态方程
动态平衡:平衡态下,组成系统的大量分子仍在不停的运动,只不过微观运动的总的平均效果不随时间改变。表现为系统的宏观量不随时间改变。
平衡态是一个理想化模型,我们主要研究平衡态的热学规律。
一、平衡态
1、温度T:表示物体冷热程度的物理量
二、状态参量:描述系统平衡态的宏观参量
意义:互为热平衡的物体必然存在一个相同的特征--- 温度
A
B
C
热平衡定律(热力学第零定律)
二、体积V(m3):分子所能达到的空间
三、压强p (Pa): 单位面积上的压力
热力学温标(K)
三、理想气体状态方程:
气体的实验定律理想气体
1、玻意耳定律:一定质量的气体,在温度T保持不变时,其压强P与体积V的乘积是个常量。
PV=常量(m与T不变)
2、盖—吕萨克定律:一定质量的气体,在压强P保持不变时,其体积V与热力学温度T成正比。
V/T=常量(m与P不变)
3、查理定律:一定质量的气体,在体积V保持不变时,其压强P与热力学温度T成正比。
P/T=常量(m与V不变)