§4-1热力学平衡的基本概念

由大量分子或原子组成的宏观物体，称为热力学系统。热力学系统外的物体称外界。第二篇热学对象的特征：大量无规运动的粒子组成。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。一、热学研究对象及内容1.对象宇宙年龄为160亿年。1年=365×86400秒～107秒。160亿年～1017秒。假如有一个“超人”，他从宇宙大爆炸那一刻起与宇宙同时诞生，并与宇宙的年龄相同，若他1秒数10个分子，则他数到现今才数了1018个分子,差不多相当于10-5摩尔分子。热现象：物质中大量分子热运动的集体表现。热学研究与热现象有关的性质和规律。2.内容二、热学的研究方法以实验事实为基础，从能量的观点研究热现象的宏观特性和规律。从物质的微观结构出发，用统计平均的方法，研究热现象及规律的微观本质。3.宏观方法和微观方法的关系

相辅相成、互相补充。1.宏观描述方法---热力学方法2.微观描述方法---统计物理方法一气体状态参量§4-1热力学平衡的基本概念表示系统有关特性的物理量叫状态参量.描述气体系统的状态参量有:体积V,压强P,温度T.1.体积V气体分子无规则热运动能达到的空间称为气体的体积.容器中的气体的体积就是容积.在SI中,单位是立方米.1l=10-3m3第四章气体动理论3.温度表征气体热运动剧烈程度的物理量.在SI中,单位:帕斯卡(pa)1pa=1N·m-21atm=1.013105pa=760mmHg温度的数值表示叫温标.摄氏温标与华氏温标的关系摄氏温标与热力学温标的关系2.压强p大量气体分子与器壁碰撞,器壁单位面积所受的正压力.二、平衡态热力学状态平衡态非平衡态只有在系统处于平衡态的条件下，状态参量才有确定的数值和意义。在没有外界影响的情况下，系统各部分的宏观性质可以自发地发生变化的状态。在没有外界影响的情况下，系统各部分的宏观性质长时期不发生变化的状态。

1引入平衡态概念的必要性2平衡条件一定质量的气体，如果满足与外界无能量交换，内部无化学反应、依靠分子热运动可以使气体内各部分达到：密度均匀、温度

T

均匀、压强

P均匀核反应的条件，

平衡态是理想化模型，我们研究平衡态的热学规律.此时,气体的状态参量不再随时间变化,这样的状态就是平衡态.平衡态时宏观量不随时间改变，如压强P恒定,

但不能保证任何时刻大量分子撞击器壁的情况完全一样,称为涨落现象，分子数越多，涨落就越小。箱子两侧粒子数不可能严格相同，这里的偏差也就是涨落.处在平衡态的大量分子永远进行热运动，由于碰撞，每个分子的速度不断改变，但系统的宏观量不随时间改变——动态平衡.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.三、动态平衡与涨落1热平衡:

两物体通过热接触，经很长时间后达到的宏观性质不再变化的状态称为热平衡态。四、热力学第零定律热力学第零定律：如果两个热力学系统中的每一个都与第三个热力学系统处于热平衡，则它们彼此也必定处于热平衡。ACBACBACB绝热壁两物体温度不同过一段时间能量传递终止2热力学第零定律的物理意义1)

热力学第零定律为温度概念的建立提供了实验基础,互为热平衡的物体之间必存在一个相同的宏观特征，即相同的温度.2)

热力学第零定律为温度的测量提供了理论依据。实例:用温度计测量物体的温度.判别两个物体温度是否相同.伽利略温度计（16世纪）五、状态方程状态参量在平衡态下有确定的数值和意义，那么不同状态参量之间有什么关系？以理想气体为例，状态参量有p、V、T，由实验测得，

p、V、T三者有关系：一般地，一个热力学系统达到平衡态时，其状态参量之间满足的函数关系称为该热力学系统的状态方程.1状态方程的概念气体的状态方程玻意耳-马略特定律PV=constant盖—吕萨克定律V/T=constant查理定律P/T=constantT不变p不变V不变2理想气体的状态方程理想气体的实验定律温度较高、压强较小、密度较小的气体—理想气体一定量的理想气体，在平衡状态下，状态参量p、V、T的关系可以由三条实验定律导出1mol的理想气体在标准状态下，所占的体积为22.4升，M质量的气体在标准状态下占体积质量为M的气体，在标准状态下的状态参量