气体的热力学方程

第五章第一节§5.2气体第1页一、气体状态参量

1．气体状态：气体各种性质总和称为气体状态，对于气体，它有各种性质，如几何性质、力学性质、热学性质等．这些性质总和决定了气体所处状态．2．气体状态参量：描述气体性质物理量叫做气体状态参量．气体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．气体温度、体积、压强是描述气体性质三个状态参量．第2页(一)、温度：描述气体热学性质1．温度宏观含义：温度是表示物体冷热程度物理量．2．温度微观含义：温度是物体内部分子无规则运动（热运动）猛烈程度标志．温度越高，物体内部分子热运动越猛烈．详细地说，温度微观含义是分子热运动平均动能标志．第3页3．温标：温度数值表示法

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温度为0度，水沸腾时温度为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℃）．用摄氏温标表示温度叫摄氏温度．符号为t．单位为摄氏度（℃）．第4页热力学温标19世纪英国物理学家开尔文提出一个与测温物质无关温标，叫热力学温标或绝对温标．用热力学温标表示温度叫热力学温度．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，所以它单位属基本单位．第5页热力学温度和摄氏温度数量关系：T＝t＋273.15K．粗略表示为T＝t＋273K用热力学温标表示温度和用摄氏温标表示温度，即使起点不一样，但所表示温度间隔是相同，

T

t．

利用热力学温标主要意义在于：可简化热力学方面公式．明确了绝对零度（零开）是低温极限，只能无限靠近，不能到达．第6页(二)、体积：描述气体几何性质1．因为气体分子热运动，每一部分都要充满所给予它整个空间．2．气体体积是指气体所充满容器容积，用符号V表示．

3．体积单位：在国际单位制中是米3（m3），惯用单位还有升（L）、毫升（ml）．1L＝1dm3＝10－3m3，1ml＝1cm3＝10－5m3注意：气体体积与气体分子总体积不一样，普通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．气体体积从微观上看是指气体分子活动范围．

第7页(三)、压强：描述气体力学性质1．压强：气体作用在器壁单位面积上压力叫做气体压强．用符号p表示．2．气体压强产生原因：是大量气体分子对器壁频繁碰撞而产生．3．压强单位：在国际单位制中是帕斯卡．简称帕（Pa）1Pa＝1N/m2．惯用单位还有：标准大气压（atm）、厘米汞柱（cmHg）或毫米汞柱（mmHg）．1atm＝76cmHg＝1.013×105Pa4.水银压强计第8页4．压强确实定

（1）对于密封在某个容器内气体来说，各部分压强是处处相等．（2）对于被液体封闭在某个容器中气体来说，气体压强要经过与液体交界面处某点液体压强来确定．

（3）对于被活塞封闭在容器中气体来说，普通要取活塞为研究对象，进行受力分析，而把气体压强对活塞压力作为所受外力中一个，经过计算确定出气体压强．（4）对于处于加速运动容器中气体，不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压力作为所受外力中一个，利用牛顿运动定律经过计算确定出气体压强．第9页(一)、一定质量气体三个状态参量间关系

有气体试验定律可知，一定质量某种气体压强与体积和热力学温度关系分别为：能够写成：或或写成：（恒量）

二.理想气体状态方程第10页二、理想气体状态方程

1．理想气体：为研究气体性质方便，能够构想一个气体，能严格恪守pV/T=C（恒量）

（1）理想气体宏观描述：能够严格恪守气体三个试验定律（或严格恪守）气体叫做理想气体．（2）理想气体微规模型：我们把分子间不存在相互作用力（除碰撞外），而且分子是没有大小质点气体叫做理想气体．（3）理想气体是从实际气体抽象出来物理模型．

理想气体是不存在，但在温度不太低，压强不太大情况下，可将实际气体看做是理想气体．第11页上式表明，一定质量理想气体，尽管ｐ、Ｖ、Ｔ着三个参量都能够改变，不过pV/T是不变，总等于一个常量Ｃ．•设气体从状态１(p1V1T1)变到状态２(p2V2T2)则有（1）上式从气体试验定律推导而得．（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，状态改变能很好地符合上述关系，但不满足此条件时上式与实际偏差较大．第12页2．理想气体状态方程

或

注意：式中C是一个恒量，与气体质量和种类相关．第13页三个参量中假如有一个保持不变则有:1.等温改变2.等容改变3.等压改变1.等温改变2.等容改变3.等压改变第14页小结：温度、体积、压强是描述气体三个状态参量．对于一定质量气体来说，假如温度、体积和压强这三个量都不变，则说气体处于一定状态中，假如三个量中有两个改变或者三个都发生改变，则说气体状态发生了改变，只