热学第一章总结

热学第一章总结（1），1.大数粒子组成的一个整体存在着统计相关性，对大数粒子统计所得的平均值就是平衡态系统的宏观测定的物理量。

第一章

• 1.1宏观描述方法与微观描述方法
  • 1.1.1热学的研究对象及其特点
  • 1.1.2宏观描述方法与微观描述方法
    • 1.大数粒子组成的一个整体存在着统计相关性，对大数粒子统计所得的平均值就是平衡态系统的宏观测定的物理量
    • 2.从物质由大数分子，原子组成的前提出发运动统计的方法，把宏观性质看作由微观粒子热运动的统计平均值所决定，由此找出微观量与宏观量之间的关系
• 1.2热力学系统的平衡态
  • 1.2.1热力学系统
    • 研究对象：分子或其他粒子在10^{23}---宏观物质系统
    • 分类
      • 孤立系统：与外界没有任何相互作用系统
      • 封闭系统:与外界有能量交换，没有物质交换的系统
      • 开放系统：既物质交换，又能量交换
  • 1.2.2平衡态与非平衡态
    • 定义：在不受外界条件影响下，经过足够长时间后，系统必将达到一个宏观上看来不随时间变化的状态
    • 稳恒态：在有热流或粒子流的情况下，各处宏观状态均不随时间变化的状态
    • 在自然界中平衡是相对的，特殊的，局部的，暂时的；不平衡是绝对的，普遍的，全局的，经常的
  • 1.2.3热力学平衡
    • 定义：一个孤立系统经过足够长时间，系统的各种宏观性质长时间不发生变化
    • 宏观性质
      • E.V.P 孤立系统能量平衡值E不变，及内能不变
      • 在平衡态下组成系统的分子仍运动
      • 能量涨落：平衡态下系统宏观物理量数值仍发生涨落
    • 特点：单一性，物态稳定性与T无关，自发过程终点
  • 1.2.4非平衡态的宏观
• 1.3温度
  • 1.3.1温度的概念：处于热平衡系统的微观粒子热运动强弱程度的量度
  • 1.3.2热力学第零定律
    • 实验
    • 内容：不受外界影响条件下，只要AB同时与第三个处于确定状态的系统C处于热平衡状态，则A，B仍处于热平衡状态，无论其有无热接触
    • 意义：为温度概念的建立提供实验基础，为温度测量提供理论依据
  • 1.3.3温标
    • 定义：温度数值表示法
    • 分类
      • 经验温标：任何物质的任何属性，只要随冷热程度发生单调显著变化，就可用于测量温度
      • 理想气体温标：
        • 气体温度计测温属性 V不变，Pa T定容，P不变；Va T定压，固定点：273，16K
        • 定容气体温度计 P=P。+-h 标度法 T（P）=273.16k limP/Pm
        • 定压气体温度计 测量量V 关系T（V）=aV
      • 摄氏温标：测量物质，属性；水银VaT ；线性分度t=T-273.15
      • 华氏温标：（F） t1=9/5t tf=9/5T-459.67. 固定点 1atm. 〖NH〗_4 Cl. 冰水熔点为0F
      • 兰氏温标：R，tR=1.8T. tR=tF+459.6T
      • 热力学温标 t=T-273.15
• 1.4
  • 1.4.1 物态方程
    • 简单平衡态 T=T（P，V）或f（P，V，T）=0
    • 把外在平衡态的某种物质的热力学参量之间满足的函数关系为该物质的物态方程
    • 与物态方程相关的物理量：α=1/v (∂v/∂T)_p.(体涨系数） β=1/P (∂_P/∂T)_v.（压强系数） k_T=-1/v (∂v/∂_P )_T（等温压缩系数）
    • 子主题
    • 气体物态方程
      • 理想气体：PV=nRT
        • 1.PV=C 玻意耳
        • 2.阿氏定律：同T同PF.同V.n同
        • 3.焦耳定律
      • 范德瓦尔斯方程：考虑分子大小，分子之间引力
        • （气液相变）
      • 昂尼思方程：
      • 简单固体：
      • 顺磁性固体：居里方程：f(M,H,T)=D M=（C/T）*H
  • 1.4.2 体膨胀系数，压缩系数，压强系数，热膨胀现象
  • 1.4.3理想气体物态方程
    • 气体实验定律
      • 波意耳定律:PV=C
      • 只有压强趋于零时的气体才是理想气体，在理想气体条件下，一切不同化学组成的气体在热学性质上的差异趋向消失
      • 盖吕萨克定律（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）：
      • t:摄氏温度；v:温度为t的气体体积；v_0:温度为0时的气体体积
      • 对于一定质量的气体在等压条件下的两个不同的状态，有v_2/v_1=T_2/T_1
      • 查理定律（一定质量气体保持体积不变时，压强随温度呈线性变化）
      • t:摄氏温度；P：温度为t的气体压强；P_0:温度为0时的气体压强；a_v:压强系数
      • 对于一定质量的气体在等压条件下的两个不同的状态，有P_2/P_1=T_2/T_1
    • 理想气体物态方程
      • 从宏观上对理想气体作出的定义：能严格满足理想气体物态方程的气体是理想气体
  • 1.4.4
    • 混合理想气体物态方程：
    • 混合理想气体分压定律：
• 1.5物质的微观模型
  • 1.5.1物质由大数分子组成
    • 论点：宏观物质是不连续的，它由大量分子或原子（离子）所组成
    • （电解方法测得）阿伏伽德罗常量：
    • 1g氢气所需的电荷量称为1个法拉第常量F
  • 1.5.2分子热运动的例证（扩散，布朗运动，涨落）
    • 分子或原子处于不停的热运动中
      • 扩散：固体中的扩散现象通常不大显著，只有高温下才有明显效果。因温度越高，分子热运动越剧烈，因而越易挤入分子之间
      • 布朗运动：分子无规则运动的假设认为：液体或气体内部分子之间在频繁的碰撞，每个分子运动方向和速率都在不断地改变，任何时刻，分子的运动速率有大有小，运动方向也各种各样。温度越高，布朗运动越剧烈；微粒越小，布朗运动越明显。所以，布朗运动并非分子的运动，但能间接反映出液体或气体内分子运动的无规则性。
      • 涨落（随机地偏离统计平均值地现象）粒子数越少，涨落越明显
      • 布朗粒子线度估算（估计水中悬浮微粒的线度要多小时才能观察到布朗运动；布朗粒子的半径约为（一般认为布朗粒子的线度（在液体中）为10_-6~10_-8m
  • 1.5.3分子间的吸引力与排斥力
    • 分子吸引力作用半径
    • 分子力与分子热运动
      • 分子力是一种电磁相互作用力而不是万有引力，并非是简单的库仑力
      • 是一种保守力，具有势能，称为分子作用力势能
• AB，AC热平衡⇒AB热平衡
• A，B也同时热平衡
• AB，BC热平衡