热学的研究对象温度------冷热与温度有关的物理现象和物理规律对象的特征：大量无规运动的粒子组成一个人每次呼吸气体大约是1022个分子地球上全部大气约有1044个分子比值接近1个摩尔的数值从实验归纳总结定律热力学第一定律热力学第二定律地位：相当于牛顿定律---能量转化---过程方向性热力学基础研究热现象的两大分支1.热力学宏观实验可靠2.统计物理微观理论模型热学研究对象的理想特征1.对象理想气体idealgas宏观定义：严格遵守气体三定律实际气体理想化：P不太高、T不太低微观上也有定义:理想气体由大量自由、无规则运动着的弹性质点组成！1)在理想气体理论基础上加以修正2)经验若高压、低温？2.状态平衡态equilibriumstate定义：在不受外界影响的条件下，对一个孤立系统，经过足够长的时间后，系统达到一个宏观性质不随时间变化的状态。用一组宏观量描述某时的状态非平衡态注意区分平衡态和稳定态高温低温每一时刻系统都处于平衡态实际过程的理想化---无限缓慢(准)“无限缓慢”：系统变化的过程时间>>驰豫时间例1.气体的准静态压缩过程时间～1秒3.过程准静态过程quasi-staticprocess物质的微观模型1、一切物质由大量微观粒子（分子、原子）组成，分子间有空隙。2、组成物质的分子间有相互作用力。平衡间距r0=10-10mf=0r>r´=10-9mf=03、分子不停地作无规则运动（平动、转动、振动），剧烈程度与温度有关——热运动。frr0r´温度热力学第零定律：一切互为热平衡的系统温度相同。T1、温度是宏观状态参量，是大量粒子集体表现的结果，谈论少数几个粒子的温度没有意义。2、温度是表征热平衡系统的状态参量，对于非平衡态系统，“系统温度”没有意义。3、温度有高低之分，没有有无之别。导热TT注意绝热温标(温度的数值表示
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)TATB第零定律告诉我们，可以通过第三个系统——制成温度计。1、选定测温物质——气体、水银、酒精……2、定义温标：给测温物质的每一个平衡态赋一数值——标记温度高低。X测温质的特性T温度3、常用温标：摄氏温标tC华氏温标tF1atm下纯水冰点0oC沸点100oC0准静态过程一、热平衡态与状态参量T1T2T不同温度的物体相互接触达到同一温度。系统自动演化到唯一的终态——均匀态——平衡态描述平衡态系统可以用宏观状态参量：P、V、T注意：这里的平衡是动态平衡，微观上并非静止；宏观状态参量也有涨落，只是平均值不随时间变化PFP0VPVTPVTP´F´P-V图上一个点一个平衡态一个过程能在P-V图上用一条线描述——准静态过程。V0TP0T二、准静态过程理气状态方程P-V图P-T、P–V、T-V平衡过程平衡态一、理想气体的微观模型1、同种气体分子完全相同。2、分子的线度>>分子间平均距离——分子大小可忽略。3、分子之间、分子与容器壁不断碰撞。4、除了碰撞瞬间，分子之间、分子与容器壁之间无相互作用。8、处于平衡态时，忽略重力，分子的空间分布均匀。7、处于平衡态时，分子的速度按方向分布均匀。6、每个分子运动速度各不相同，并通过碰撞不断变化。5、每个分子运动遵守经典力学规律。理想气体的压强一、分子的作用力与压强总数N个，分子质量m，摩尔质量，体积V，温度T。气体分子频繁碰撞容器壁——给容器壁冲量。大量分子在t时间内给予I的冲量，宏观上表现为对器壁的平均作用力气体对容器壁的压强二、P与微观量的关系xAVNVt时间内A受所有分子的冲量平衡态，朝各个方向运动机会均等分子平均平动动能温度的微观意义说明：1、温度是描述平衡态热力学系统的物理量。当两个系统接触却没有宏观能量传递时，两者必处于同一热平衡状态——具有相同的温度。2、温度是个统计概念，由微观粒子动能的统计平均值决定。说少数几个分子具有多高的温度是无意义的。一、自由度i——确定物体位置的独立坐标数目例xyz01、质点——位置xyzi=3平动自由度2、刚性细杆位置xyz方向i=5（3平动+2转动）3、刚体位置xyz方向自转角度i=6（3平动+3转动）气体分子——单原子——双原子（常温）——多原子（常温）能量均分定理二、能量均分定理平衡态理想气体分子平均平动动能分子的每一个平动自由度对应一份相同的能量分子的每一个自由度对应一份相同的能量温度为T的平衡态理想气体分子平均总动能单原子双原子多原子TKmol内能：与系统内所有分子热运动相关的能量动能相互作用势能化学能、核能不涉及化学反应、核反应理想气体不考虑相互作用势能1mol理想气体的内能理想气体的内能是温度的单值函数！三、理想气体的内能理想气体系统由氧气组成，压强P=1atm，温度T=27oC。例题求（1）单位体积内的分子数；（2）分子的平均平动动能和平均转动动能；（3）单位体积中的内能。解（1）根据（2）（3）例题将水蒸汽分解成相同温度的氢气和氧气，求内能增加的百分比。解2mol水2mol氢气1mol氧气考察总分子数为N，温度T的平衡态气体系统分子速率分布。速率分布函数——速率在v附近，单位速率区间的分子数占总分子书的百分比。平衡态——麦克斯韦速率分布函数麦克斯韦速率分布v1、对于给定气体f（v）只是T的函数。T1T2T，速率分布曲线如何变化？温度升高，速率大的分子数增多，曲线峰右移，曲线下面积保持不变，所以峰值下降。2、速率分布是统计规律，只能说：某一速率区间的分子有多少；不能说：速率为某一值的分子有多少。3、由于分子运动的无规则性，任何速率区间的分子数都在不断变化，dNv只表示统计平均值。为了使dNv有意义，dv必须宏观足够小，微观足够大。T1
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