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(Heat)
第二篇
热学
研究方法
宏观理论:实验的方法
微观理论:统计的方法
热力学
统计物理
初级形式称为气体动理论
研究物体热运动的性质和规律。
由大量微观粒子组成的宏观物体,
研究内容
热运动——大量分子的无规则运动。
研究对象
有固、液、气体,等离子体,辐射场……
本篇以研究理想气体的热运动为主。
第二篇
热学
第7章
气体动理论
第7章气体动理论
ic Theory of Gasses
第1节热力学系统和平衡态
第2节理想气体状态方程与微观模型
第3节麦克斯韦-玻耳兹曼分布函数
第4节理想气体的压强和温度
第5节能均分定理理想气体的内能
第6节分子的平均碰撞次数平均自由程
第7节偏离平衡态
Thermodynamic System & Equilibrium State
第1节热力学系统和平衡态
1. 热力学系统与外界
(1)热力学系统(简称系统)
由大量微观粒子所组成的宏观物体
(2)系统的外界(简称外界)
能够与所研究的系统发生相互作用的其它物体
(3)系统分类
孤立系统——与外界没有任何相互作用
封闭系统——与外界有能量交换但没有物质交换
开放系统——与外界既有能量交换又有物质交换
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2. 宏观量与微观量
微观量:表征单个分子特征的物理量
宏观量:反映整个系统宏观性质的物理量
关系:个别分子的运动无规则,大量分子的
集体表现一定存在一种统计规律。
用统计的方法,可以求出大量分子的微观
量的统计平均值,并用来解释实验中所测得的
宏观性质。
如: 体积V, 压强P, 温度T, 热容量C 等
如: 分子的大小d、位置r、速度v、
质量 m、能量 E 等。
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3. 热力学平衡态与状态参量
一个系统在不受外界影响的条件下,若它
的宏观性质不再随时间变化, 则此系统处于
热力学平衡态。
平衡态是系统宏观状态的一种特殊情况
例:理想气体绝热自由膨胀
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真空
平衡态
注:
(1)一个孤立系统总是处于平衡态
(2)平衡态实质上只是一种热动平衡
非平衡态
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状态参量
常用的状态参量有五类:
几何参量(如:气体体积V)
力学参量(如:气体压强P)
热学参量(如:气体温度T)
化学参量(如:混合气体各化学组
分的质量m 和摩尔数等)
电磁参量(如:电场和磁场强度,
电极化和磁化强度等)
——确定平衡态的宏观性质的物理量。
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系统从
系统经历了一个热力学过程
——过程
若系统在变化过程中经历的每一状态都无
限接近于平衡态,则此过程称为准静态过程;
否则为非准静态过程。
另一个状态
一个状态
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例如:一实际汽缸的气体作为系统,当活塞运动中
气体被压缩,使系统在整个压缩过程中经历
了一系列非平衡状态。
F
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设想
准静态过程
实际的热力学过程中任一状态都不是平衡态
非准静态过程
快速压缩
(近似)
一些极缓慢进行的过程可近似视为准静态过程
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