研究热运动规律基础的问题

研究热运动规律基础的问题导图，包括：开篇语、研究对象及描述、怎么描述热运动的规律三部分内容。

研究热运动规律基础的问题地图

• 研究对象及规律的描述
  • 研究对象及描述
    • 热力学系统
      • 系统的概念：把物体的某一部分或空间某一确定的区域从事物中分割出来加以研究，这个对象称为系统。
      • 定义：热力学系统:热力学研究对象。外界/介质:与系统存在密切接触的系统以外的部分。
      • 分类
        • 孤立系统、封闭系统、开放系统。
      • 物质的微观模型
        • 1. 物质由大量分子组成2.分子或原子处于不停的热运动中3.分子间的吸引力与排斥力
      • 两种模型
        • 模型一
          • 微观模型
            • 基本假设：（1）分子本身的线度比起分子之间的距离小得多而忽略不计。（2）除碰撞的一瞬间外，分子间互相作用力可忽略不计，分子在两次碰撞之间做自由的匀速直线运动。（3）处于平衡态的理想气体，分子之间及分子与器壁间的碰撞时完全弹性碰撞。（4）处于平衡态的气体均（不一定是理想气体）具有分子混沌性。
            • 物理图像：不受分子的相互作用力，压强为零，忽略分子本身体积。
          • 压强公式
            • 压强：器壁所受到的气体压强时单位时间内大量分子频繁碰撞器壁所给予单位面积器壁的平均总动量。
            • 推导压强公式相关的物理量：动量、动能、时间、速度、时间、质量。推导的模型：分子间互相作用力可忽略不计，分子在两次碰撞之间做自由的匀速直线运动。处于平衡态的理想气体，分子之间及分子与器壁间的碰撞时完全弹性碰撞。
            • 计算的方法：先求出在△t内通过的面元△s的动量，然后对△t和△s求平均。
            • 压强与能量关系的表达式，压强与动能相关。气体压强是大量分子在单位面积器壁上的平均冲击力。
          • 温度与能量，绝对温度是分子热运动剧烈程度的量度。
        • 模型二
          • 修正：1.分子的固有体积修正2.分子吸引力修正
          • 物理图像：分子有吸引力，有固有体积。
    • 热力学平衡态及描述
      • 定义
        • 热力学平衡态：在不受外界条件影响下，经过足够长的时间后系统必将达到一个宏观上看来不随时间变化的状态。
        • 稳态:在有热流或粒子流情况下，各处宏观状态均不随时间变化的状态。其与平衡态的区别：有热流和粒子流的影响。
        • 非平衡态：系统存在热流与粒子流。
        • 平衡态的判断条件
          • 热学平衡条件
          • 力学平衡条件
          • 化学平衡条件
      • 平衡态用什么来描述
        • 几何
          • 广延量：长度，面积，体积
          • 强度量：单位物质所占体积
        • 力学
          • 广延量：质量，力
          • 强度量：密度，压强
        • 化学
          • 广延量：分子数
          • 强度量：单位体积占有分子个数
        • 温度
          • 广延量
          • 强度量
      • 温度
        • 定义
          • 给出温度基础的定义是热力学第零定律/热平衡定律。其文字表述：在不受外界影响的条件下，只要A与B同时与C处于热平衡，即使A与B没有热接触，他们仍处于热平衡状态。温度：两物体达到热平衡。
          • 是热物理学中特殊的物理量
          • 温度是表示物体冷热程度的物理量
          • 温度的本质是分子热运动的平均平动动能
        • 温标
          • 温标的三要素：测温物质、固定点、分度。
          • 定体温标
            • 实验定律：保持测温物质的体积不发生改变，只有温度和压强有关。
            • 压力与温度的关系：压力与温度有单值的函数关系。
            • 温标的公式
          • 定压温标
            • 实验定律：保持测温物质的压强不发生改变，只有温度和体积有关。
            • 体积与温度的关系：体积与温度有单值的函数关系。
            • 温标的公式：
          • 热力学温标：不依赖测温物质、测温属性的温标。
          • 常用的温标换算公式：
  • 怎么描述热运动的规律
    • 经验体系可以用单元均匀系统的物态方程来表示是因为其满足物态方程的条件：是理想气体，处于平衡态。
    • 模型一
      • 物态方程形式，变量为体积，温度和压强。
        • 在利用控制变量法，分别保持其中一个变量不变，则可以得到实验定律及相应的热性系数。
          • 控制温度不变
            • 玻意耳定律：在理想气体条件下，压强和体积的乘积是一个常数。公式：PV=C
            • 热力学系数：体膨胀系数。表达式：
          • 控制压强不变
            • 盖吕萨可定律：一定质量的气体在压强保持不变时，体积随温度呈线性变化。公式：
            • 热力学系数：压缩系数。表达式：
          • 控制体积不变
            • 查理定律：一定质量的气体保持体积不变时，压强随温度呈线性变化。公式：
            • 热力学系数：压强系数。表达式：
          • 三个热性系数的关系：有实验来测定一个纯净物的物态方程，常常是通过测量三个热力学系数得到的。纯净物的三个热性系数之间有一定的关系：知道了任意两个就可以求得第三个。
      • 理想气体物态方程：基于三个定律（玻意耳定律、盖吕萨可定律、查理定律）推出。pV=vRT
      • 若有几种理想气体混合 ，则可以根据道尔顿分压定律求解。
    • 模型二
      • 范德瓦尔斯方程
      • 理想气体物态方程的另一种形式：pV=nRT
      • 模型二对模型一做出的修正：在分子的微观角度进行修正，利用压强是单位时间单位面积总撞击分子数给予器壁的冲量。
    • 状态方程的应用
      • pV=vRT
      • 解题思路：先找出一个系统（一个研究对象），确定平衡态。再寻找题目中出现的变量和不变量。
      • 注意要点
        • 理想气体状态方程只适用于
          • 1.同一个系统2.同一个分子
        • 题目可能会涉及到液体压强和气体压强混合的类型，大多数情况下我们将气体当作理想气体。同时里面涉及的知识有：
          • 1.压强平衡2.理想气体状态方程的应用（注意：有一些涉及到大气压强和汞柱问题时我们通常将大气压强换算成汞柱的高度来计算）
• 开篇语：物质系统(亦称热力学系统)的最重要特征之一是其由大量微观粒子组成，既可以是宏观上的大系统，也可以是宏观小微观大的系统。因此热学的研究对象不仅包括宏观可见的系统，还包括通常意义上的微观系统。物质的状态不仅包括固态、液态、气态、等离子体态、高压态、粉尘态等表观可见的状态，还包括仅微观可见的状态(即物相)。根据热学的特点，在长期研究中逐渐由宏观入手(宏观方法)和微观入手(微观方法)两种方法，相辅相成，互为补充。作为研究热运动规律的基础，首先做好对研究对象及规律的描述，兼顾宏观和微观两种角度，不仅要了解宏观可见的规律，还要了解物质系统的微观图象，构建起系统完整的热运动规律的基础。