1、上頁上頁 下頁下頁 返回返回 退出退出上頁上頁 下頁下頁 返回返回 退出退出 1. 宏觀量宏觀量狀態參量狀態參量 平衡態下描述宏觀屬性的相互獨立的物理量。平衡態下描述宏觀屬性的相互獨立的物理量。 如壓強如壓強 p、體積、體積 V、溫度、溫度 T 等。等。2. 微觀量微觀量 描述系統內個別微觀粒子特征的物理量。描述系統內個別微觀粒子特征的物理量。 如分子如分子的質量、的質量、 直徑、速度、動量、能量等。直徑、速度、動量、能量等。 微觀量與宏觀量有一定的內在聯系。微觀量與宏觀量有一定的內在聯系。上頁上頁 下頁下頁 返回返回 退出退出上頁上頁 下頁下頁 返回返回 退出退出3.溫度溫度表征物體的冷熱程

2、度表征物體的冷熱程度 A、B 兩體系互不影響各自兩體系互不影響各自達到平衡態達到平衡態A、B 兩體系達到共同的熱兩體系達到共同的熱平衡狀態平衡狀態AB絕熱板絕熱板初初態態 AB導熱板導熱板末末態態 ABC若若 A 和和 B、B 和和 C 分別熱平分別熱平衡，則衡，則 A 和和 C 一定熱平衡一定熱平衡 （熱力學第零定律熱力學第零定律）上頁上頁 下頁下頁 返回返回 退出退出上頁上頁 下頁下頁 返回返回 退出退出 處在相互熱平衡狀態的系統擁有某一共同的宏觀處在相互熱平衡狀態的系統擁有某一共同的宏觀物理性質，物理性質，這個性質稱為這個性質稱為溫度。溫度。 華氏溫標：華氏溫標：1714年荷蘭華倫海特建

3、立，以水結冰的溫年荷蘭華倫海特建立，以水結冰的溫 度為度為32 F，水沸騰的溫度為水沸騰的溫度為212 F攝氏溫標：攝氏溫標：1742年瑞典天文學家攝爾修斯建立，以冰年瑞典天文學家攝爾修斯建立，以冰 的熔點定為的熔點定為0 C，水的沸點定為，水的沸點定為100 C熱力學溫標：與工作物質無關的溫標，由英國的開爾熱力學溫標：與工作物質無關的溫標，由英國的開爾 文建立，與攝氏溫度的文建立，與攝氏溫度的數值數值關系為關系為/K/ C273Tt單位為單位為K( (開開) )，稱為熱力學溫度，稱為熱力學溫度。溫標：溫標：溫度的數值表示方法。溫度的數值表示方法。上頁上頁 下頁下頁 返回返回 退出退出上頁上頁

4、 下頁下頁 返回返回 退出退出1.熱力學系統熱力學系統（熱力學研究的對象）（熱力學研究的對象）大量微觀粒子（分子、原子等）組成的宏觀物體。大量微觀粒子（分子、原子等）組成的宏觀物體。 外界：外界：熱力學系統以外的物體。熱力學系統以外的物體。系統分類（按系統與外界交換特點）：系統分類（按系統與外界交換特點）：孤立系統：與外界既無能量又無物質交換孤立系統：與外界既無能量又無物質交換封閉系統：與外界只有能量交換而無物質交換封閉系統：與外界只有能量交換而無物質交換開放系統：與外界既有能量交換又有物質交換開放系統：與外界既有能量交換又有物質交換系統分類（按系統所處狀態）系統分類（按系統所處狀態）平衡態系

5、統平衡態系統非平衡態系統非平衡態系統上頁上頁 下頁下頁 返回返回 退出退出上頁上頁 下頁下頁 返回返回 退出退出平衡態：平衡態：在不受外界影響的條件下，系統宏觀性質在不受外界影響的條件下，系統宏觀性質均勻一致、不隨時間變化的狀態均勻一致、不隨時間變化的狀態。氣體狀態（氣體狀態（p,V,T）就是指平衡態）就是指平衡態。 狀態到狀態是一個狀態變化的過程。若此狀態到狀態是一個狀態變化的過程。若此過程足夠緩慢，這個過程中每一狀態都可近似看作過程足夠緩慢，這個過程中每一狀態都可近似看作平衡態。平衡態。2.2.平衡態平衡態 平衡條件平衡條件: (1) 系統與外界在宏觀上無能量和物質的交換，系統與外界在宏觀

6、上無能量和物質的交換， (2) 系統的宏觀性質不隨時間改變。系統的宏觀性質不隨時間改變。非平衡態非平衡態: 不具備兩個平衡條件之一的系統。不具備兩個平衡條件之一的系統。 上頁上頁 下頁下頁 返回返回 退出退出上頁上頁 下頁下頁 返回返回 退出退出箱子假想分成兩相同體積的部分，箱子假想分成兩相同體積的部分，達到平衡時，兩側粒子有的穿越達到平衡時，兩側粒子有的穿越界線，但兩側粒子數相同。界線，但兩側粒子數相同。例如：例如：粒子數粒子數說明：說明： 平衡態是一種理想狀態平衡態是一種理想狀態 處在平衡態的大量分子仍在作熱運動，而且因處在平衡態的大量分子仍在作熱運動，而且因為碰撞，為碰撞， 每個分子的速

7、度經常在變，但是系統的宏每個分子的速度經常在變，但是系統的宏觀量不隨時間改變。觀量不隨時間改變。 平衡態是一種熱動平衡平衡態是一種熱動平衡上頁上頁 下頁下頁 返回返回 退出退出上頁上頁 下頁下頁 返回返回 退出退出 當熱力學系統在外界影響下，從一個狀態到另一當熱力學系統在外界影響下，從一個狀態到另一個狀態的變化過程，稱為個狀態的變化過程，稱為熱力學過程熱力學過程，簡稱，簡稱過程過程。熱力學過程熱力學過程非靜態過程非靜態過程準靜態過程準靜態過程 3.3.準靜態過程準靜態過程準靜態過程：準靜態過程：系統從一平衡態到另一平衡態，如果過系統從一平衡態到另一平衡態，如果過程中所有中間態都可以近似地看作平

8、衡態的過程。程中所有中間態都可以近似地看作平衡態的過程。非靜態過程：非靜態過程：系統從一平衡態到另一平衡態，過程中系統從一平衡態到另一平衡態，過程中所有中間態為非平衡態的過程。所有中間態為非平衡態的過程。氣體氣體自由自由膨脹膨脹例：例：氣體氣體等溫等溫膨脹膨脹T上頁上頁 下頁下頁 返回返回 退出退出上頁上頁 下頁下頁 返回返回 退出退出上頁上頁 下頁下頁 返回返回 退出退出上頁上頁 下頁下頁 返回返回 退出退出CpVT理想氣體的理想氣體的 p，V，T 滿足滿足標準狀態：標準狀態：330,mol22.4 10m /molV0273.15KT 5201.013 10 Pa(N/m )p 或atm1

9、0 C對質量為對質量為m的理想氣體的理想氣體0 00pVpVTT00,mol0molpmVT MmolmRM上頁上頁 下頁下頁 返回返回 退出退出上頁上頁 下頁下頁 返回返回 退出退出00,mol0p VRTmolmpVRTM其中其中KJ/mol31.8普適氣體常數普適氣體常數222II(,)p V TpO111I(,)p V T V根據狀態方程，系統的壓根據狀態方程，系統的壓強、體積、溫度中任兩個量一強、體積、溫度中任兩個量一定就可確定系統的狀態，因此定就可確定系統的狀態，因此常用常用p- -V 圖中的一條曲線來表圖中的一條曲線來表示系統的準靜態過程，曲線上示系統的準靜態過程，曲線上任一點都

10、表示氣體的一個平衡任一點都表示氣體的一個平衡態，這種圖叫態，這種圖叫狀態圖。狀態圖。上頁上頁 下頁下頁 返回返回 退出退出上頁上頁 下頁下頁 返回返回 退出退出例題例題5-1 某種柴油機的汽缸容積為某種柴油機的汽缸容積為0.827 10- -3m3。設壓。設壓縮前其中空氣的溫度縮前其中空氣的溫度47，壓強為，壓強為 8.5 104 Pa。當活塞。當活塞急劇上升時可把空氣壓縮到原體積的急劇上升時可把空氣壓縮到原體積的1/17，使壓強增加，使壓強增加到到4.2 106Pa，求這時空氣的溫度。如把柴油噴入汽缸，求這時空氣的溫度。如把柴油噴入汽缸，將會發生怎樣將會發生怎樣 的情況？的情況？解解: :

11、本題只需考慮空氣的初狀態和末狀態，并且把空本題只需考慮空氣的初狀態和末狀態，并且把空氣作為理想氣體。氣作為理想氣體。有有222111TVpTVp222111930Kp VTTp V已知已知 p1=8.5 104Pa, p2=4.2 106Pa,T1=320K，V1:V2=1:17 這一溫度已超過柴油的燃點，所以柴油噴入汽缸這一溫度已超過柴油的燃點，所以柴油噴入汽缸時就會立即燃燒，發生爆炸推動活塞作功。時就會立即燃燒，發生爆炸推動活塞作功。所以所以上頁上頁 下頁下頁 返回返回 退出退出上頁上頁 下頁下頁 返回返回 退出退出例題例題5-2 容器內裝有氧氣，質量為容器內裝有氧氣，質量為 0.10kg

12、，壓強為，壓強為 10 105 Pa ，溫度為，溫度為 47 C。因為容器漏氣，。因為容器漏氣， 經過若經過若干時間后，壓強降到原來的干時間后，壓強降到原來的 5/8，溫度降到，溫度降到 27 C。問問(1)容器的容積有多大？容器的容積有多大？ (2)漏去了多少氧氣？漏去了多少氧氣？molmpVRTM求得容器的容積求得容器的容積 V 為為33mol8.31 10 mmRTVMp解解: :(1)(1)根據理想氣體狀態方程根據理想氣體狀態方程上頁上頁 下頁下頁 返回返回 退出退出上頁上頁 下頁下頁 返回返回 退出退出所以漏去的氧氣的質量為所以漏去的氧氣的質量為2 3.33 10 kgm m m 2mol6.67 10 kgMp VmRT若漏氣若干時間之后，壓強減小到若漏氣若干時間之后，壓強減小到 p ，溫度降溫度降到到 T 。如果用如果用m 表示容器中剩余的氧氣的質表示容器中剩余的氧氣的質量，從狀態方程求得量，從狀態方程求得上頁上頁 下頁下頁 返回返回 退出退出上頁上頁 下頁下頁 返回返回 退出退出 選擇進入下一節選擇進入下一節 5-0 教學基本要求教學基本要求 5-1 熱運動的描述熱運動的描述 理想氣體模型和理想氣體模型和物物態方程態方程 5-2 分子熱運動和統計規律分子熱運動和統計規律 5-3 理想氣體的壓強和溫度公式理想