气体的热力学方程.ppt

第五章 第一节, 5.2 气体,一、气体的状态参量,1气体的状态：气体的各种性质的总和称为气体的状态，对于气体，它有各种性质，如几何性质、力学性质、热学性质等这些性质的总和决定了气体所处的状态 2气体的状态参量：描述气体性质的物理量叫做气体的状态参量 气体的热学性质用温度来描述，几何性质用体积来描述，力学性质用压强来描述气体的温度、体积、压强是描述气体性质的三个状态参量,(一)、温度：描述气体的热学性质,1温度的宏观含义：温度是表示物体冷热程度的物理量 2温度的微观含义：温度是物体内部分子无规则运动（热运动）的剧烈程度标志 温度越高，物体内部分子的热运动越剧烈具体地说，温度的微观含义是分子热运动的平均动能的标志,3温标：温度的数值表示法 摄氏温标 摄尔萨斯和施勒默尔提出摄氏温标是以一个标准大气压下冰水混合的温度为0度，水沸腾时的温度为100度，把0到100之间分100等份而得到，每一等份为1摄氏度（1）用摄氏温标表示的温度叫摄氏温度符号为t单位为摄氏度（）,热力学温标 19世纪英国物理学家开尔文提出一种与测温物质无关的温标，叫热力学温标或绝对温标用热力学温标表示的温度叫热力学温度用符号T表示单位是开尔文，简称开，符号K 热力学温度是国际单位制中七个物理量之一，因此它的单位属基本单位,热力学温度和摄氏温度的数量关系： Tt273.15K粗略表示为Tt273K 用热力学温标表示的温度和用摄氏温标表示的温度，虽然起点不同，但所表示温度的间隔是相同的，T t 利用热力学温标的主要意义在于：可简化热力学方面的公式明确了绝对零度（零开）是低温的极限，只能无限接近，不能达到,(二)、体积：描述气体的几何性质,1由于气体分子的热运动，每一部分都要充满所给予它的整个空间 2气体的体积是指气体所充满的容器的容积，用符号V表示 3体积的单位：在国际单位制中是米3（m3），常用的单位还有升（L）、毫升（ml） 1L1dm3103m3 ， 1ml1cm3105m3,注意：气体体积与气体分子的总体积不同，一般情况下气体分子间距离远大于分子直径，所以气体体积远大于分子总体积气体的体积从微观上看是指气体分子的活动范围,(三)、压强：描述气体的力学性质,1压强：气体作用在器壁单位面积上的压力叫做气体的压强用符号p表示 2气体压强产生的原因：是大量气体分子对器壁的频繁碰撞而产生的 3压强的单位：在国际单位制中是帕斯卡简称帕（Pa） 1Pa1N/m2常用的单位还有：标准大气压（atm）、厘米汞柱（cmHg）或毫米汞柱（mmHg） 1atm76cmHg1.013105Pa,4.水银压强计,4压强的确定 （1）对于密封在某个容器内的气体来说，各部分的压强是处处相等的 （2）对于被液体封闭在某个容器中的气体来说，气体的压强要通过与液体交界面处某点液体的压强来确定 （3）对于被活塞封闭在容器中的气体来说，一般要取活塞为研究对象，进行受力分析，而把气体压强对活塞的压力作为所受外力中的一个，通过计算确定出气体的压强 （4）对于处在加速运动的容器中的气体，无论是被活塞还是液柱密封，都要把活塞或液柱作为研究对象，进行受力分析，把气体压强对活塞或液柱的压力作为所受外力中的一个，利用牛顿运动定律通过计算确定出气体的压强,(一)、一定质量气体三个状态参量间的关系,有气体实验定律可知，一定质量的某种气体压强与体积和热力学温度的关系分别为：,可以写成： 或,二.理想气体的状态方程,二、理想气体的状态方程,1理想气体：为研究气体性质的方便，可以设想一种气体，能严格遵守pV/T =C（恒量） （1）理想气体的宏观描述：能够严格遵守气体三个实验定律（或严格遵守）的气体叫做理想气体 （2）理想气体的微规模型：我们把分子间不存在相互作用力（除碰撞外），并且分子是没有大小的质点的气体叫做理想气体 （3）理想气体是从实际气体抽象出来的物理模型 理想气体是不存在的，但在温度不太低，压强不太大的情况下，可将实际气体看做是理想气体,上式表明，一定质量的理想气体，尽管、着三个参量都可以改变，但是 pV/T 是不变的，总等于一个常量 , 设气体从状态( p1V1T1) 变到状态(p2V2T2)则有,（1）上式从气体实验定律推导而得 （2）成立条件：气体质量一定 （3）在温度不太低，压强不太大时，各种气体质量一定时，状态变化能较好地符合上述关系，但不满足此条件时上式与实际偏差较大,2理想气体的状态方程,或,注意：式中的C是一个恒量，与气体的质量和种类有关,三个参量中如果有一个保持不变则有: 1.等温变化 2.等容变化 3.等压变化,1.等温变化,2.等容变化,3.等压变化,小结：,温度、体积、压强是描述气体的三个状态参量 对于一定质量的气体来说，如果温度、体积和压强这三个量都不变，则说气体处于一定的状态中，如果三个量中有两个改变或者三个都发生