理想气体温标课件

1.对象：热力学系统2.内容：与热现象有关的性质和规律

热现象：物质中大量分子热运动的集体表现。引言一.热学研究对象及内容▲由大量分子或原子组成

▲系统外的物体称外界1.对象：热力学系统2.内容：与热现象有关的性质和规律引1二.热学的研究方法1.宏观描述方法—热力学方法由实验确定的基本规律，研究热现象的宏观特性和规律。对系统进行整体描述。2.微观描述方法—统计物理方法

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。

·两种方法相辅相成。二.热学的研究方法1.宏观描述方法—热力学方法2.微观描述方2三.几个概念(1)宏观量(macroscopicquantity)

·表征系统整体性质的物理量

·可直接测量(如体积、压强)1.宏观量与微观量广延量：有累加性(如质量、能量)强度量：无累加性(如温度、压强)三.几个概念(1)宏观量(macroscopicquan3(2)微观量(microscopicquantity)

●描写单个微观粒子运动状态的物理量

●一般不能直接测量(如分子质量、能量)宏观量是微观量的统计平均值(2)微观量(microscopicquantity)宏观42.平衡态(equilibriumstate)平衡态下状态参量不随时间变化在P—V图上一个点表示一个平衡态。

在不受外界影响的条件下，系统宏观性质不随时间改变的状态(热动平衡)。描述系统平衡态的宏观参量常用：P，V，T3.状态参量2.平衡态(equilibriumstate)平衡态下状态54.状态方程(equationofstate)理想气体状态方程:状态参量之间的函数关系

f(P,V,T)=0摩尔气体常数阿伏加德罗常数波尔兹曼常数

4.状态方程(equationofstate)理想气体状6实际气体的物态方程(1mol)理想气体的物态方程

范德瓦耳斯方程（半经验）昂尼斯方程（经验）（A、B、C、D----维里系数，与温度T有关）实际气体的物态方程(1mol)理想气体的物态方程范德瓦耳斯7

第1章温度(自学)(Temperature)二.温度一.热平衡态两系统热接触下，相当长时间后达到的共同平衡态。1.热平衡定律(热力学第零定律)实验表明：若A与C热平衡，B与C热平衡则A与B热平衡

2.温度：处于热平衡的系统所具有的共同的宏观性质称温度。

第1章温度(自学)(Temperature)二.温8三.温标(temperaturescales)温标建立三要素：温度固定点、测温物质、测温属性水银温度计（摄氏温标）温度固定点：冰点为00C，沸点为1000C测温物质：水银测温属性：水银的高度，高度与温度成正比三.温标(temperaturescales)温标建立三要9定义水的三相点

T3

273.16K

只要测定了某状态的P，V值，即可得该状态下的T值。1.理想气体温标（>0.5K范围适用(低压3He气)）定义水的三相点T3273.16K只要测定10不依赖于任何物质及其测温属性的温标在理想气体温标有效范围内，两种温标一致。

T：K(kelvin)

T3=273.16K2.热力学温标不依赖于任何物质及其测温属性的温标在2.热力学温标113.摄氏温标

t=(T-273.15)℃

t3=0.01℃4.华氏温标tF=[32+(9/5)t]

F·水冰点：tF=32F沸点：tF=212F3.摄氏温标4.华氏温标12严格遵守的气体是由玻马定律、阿伏加德罗定律、理想气体温标定义得到★通常，我们说温度不太低、压强不太高的气体近似看成理想气体，我们也常说理想气体很稀薄理想气体：严格遵守的气体是由玻马定律、阿伏加13求氧气在压强为1.0atm，温度为27。C时的密度和分子数密度。求氧气在压强为1.0atm，温度为27。C时的密度和14一端封闭的玻璃管长70.0cm，贮有空气，气体上面有一段长为20.0cm的水银柱，将气柱封住，水银面与管口对齐，今将玻璃管的开口端用玻璃片盖住，轻轻倒转后再除去玻璃片，因而使一部分水银漏出。当大气压为75.0cmhg时，六在管内的水银柱有多长？一端封闭的玻璃管长70.0cm，贮有空气，气体上面有一段长15容积为10l的瓶内贮有氢气，因开关损坏而漏气，在温度为7。C，气压计的读数为50atm。过了些时候，温度上升为17。C，气压计的读数未变，问漏去了多少质量的氢。容积为10l的瓶内贮有氢气，因开关损坏而漏气，在温度16一氧气瓶的容积是32l，其中氧气的压强是130atm，规定瓶内氧气压强降到10atm时就得充气，以免混入其他气体而需洗瓶，今有一玻璃室，每天需用1.0atm氧气400l，问一瓶氧气能用几天。一氧气瓶的容积是32l，其中氧气的压强是130atm，17实际气体的物态方程(1mol)理想气体的物态方程

范德瓦耳斯方程（半经验）昂尼斯方程（经验）（A、B、C、D----维里系数，与温度T有关）实际气体的物态方程(1mol)理想气体的物态方程范德瓦耳斯18范德瓦耳斯方程对理想气体模型作了两方面的修正:范德瓦尔斯(1837-1923)荷兰人1910年获诺贝尔奖考虑气体分子本身的体积考虑分子之间的相互作用力范德瓦耳斯方程对理想气体模型作了两方面的修正:范德瓦尔斯考虑191.考虑气体分子本身的体积标准状态下,1mol气体的体积为22.4升=2.24

10-2m3因为分子的半径r

10-10m分子的体积(4/3)

r3

4.2

10-30m3，1mol气体中分子的总体积为6

1023

4.2

10-30=2.52

10-6m3分子本身的体积约占气体总体积的10-4,可以忽略。1.考虑气体分子本身的体积标准状态下,1mol气体的体20设有所以，分子本身的体积占气体总体积的10-1,当然就必须考虑了。但是在1000大气压下,1mol气体的体积就小了。分子本身的体积2.52

10-6m3。设有所以，分子本身的体积占气体但是在1000大气压下,1m21范德瓦耳斯认为，考虑了分子的体积,分子可以自由活动的空间减小了,1mol的理想气体方程应该修改为b-----与分子的体积有关的修正常数。范德瓦耳斯认为，考虑了分子的体积,分子可以自由活动的空间减小222.考虑分子之间的相互作用力当气体的压强比较大时,分子的数密度大,分子之间的距离小，分子之间的作用力不能忽略了。2.考虑分子之间的相互作用力当气体的压强比较大时,分子的23范氏微观简化模型：dsrfO范氏气体模型有引力的分子刚球模型sr0r合力斥力引力dfO10-9m分子力范氏微观简化模型：dsrfO范氏气体模型有引力的sr0r合力24

设容器内部某个分子a,在它的分子作用球球面内的其他分子对a

分子的作用力相互抵消。

处在s层内的分子b的分子作用球球面内左半球的气体分子多于右半球的气体分子。所以作用球内的气体分子会给b分子一个指向内部的吸引力,其效果是减弱了对器壁的压力。

设容器内部某个分子a,处在s层内的分子b的所25考虑分子力后,气体对器壁的压强Pi……称为内压强(压强减小量)范德瓦耳斯认为：考虑分子力后,气体对器壁的压强Pi……称为内压强26Pi与哪些因素有关

(1)表面层内分子数越多,压强的减小量越大,

Pi

n表(2)吸引表面层内分子的内部分子越多,压强的减小量越大,Pi

n内Pi与哪些因素有关(1)表面层内分子数越多,压强的减小量越27

而

n表=n内=n所以a----与分子力有关的修正常数。这就是1mol实际气体的范德瓦耳斯状态方程。而n表=n内=n所以a----与分子力有关28对m千克的实际气体当修正常数a=0,b=0时,它就过渡到理想气体状态方程,所以它的适用范围更大。对m千克的实际气体当修正常数a=0,b=0时,它就过29数据：1摩尔氮气在T=273K时的数据：实

验

值计

算

值p(atm)v（l）