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1、一、热力学系统,由大量微观粒子(分子、原子)所组成的宏观体系称为热力学系统。我们主要考虑由大量气体分子(原子)作无规则运动所构成的热力学系统(thermodynamics system)。,二、平衡态,在与外界无能量和物质交换的条件下,系统内部没有化学反应,系统的宏观性质不随时间变化的状态称为热力学平衡态(thermal equilibrium state),简称平衡态。,一个系统处于热力学平衡态,必须同时满足两个条件:,(1)系统与外界无能量交换:(2)系统宏观状态不随时间变化。,三、描述气体系统的状态参量,系统处于热力学平衡态时,描述系统宏观物理性质的物理量称为状态参量(state var
2、iables)。对于一定质量的理想气体(ideal gas),其状态可用三个参量描述:,(1)体积(V)。,(2)压强(P)。,四、理想气体的状态方程,在第一变化过程中,根据玻意耳一马略特定律,有,在第二变化过程中,根据查理定律,有,所以质量为M,摩尔质量为 的理想气体在标准状态下体积,令,:标准状态下摩尔体积。,(普适气体恒量),这就是理想气体的状态方程,也称克拉珀珑方程。,克拉珀珑肖像,思考题,71 气体在平衡状态时有何特征?气体的平衡态与力学中所讲的平衡有什么不同?72 一根金属杆一端置于沸水中,另一端和冰接触,当沸水和冰的温度维持不变时,则金属杆上各点的温度将不随时间变化。试问金属杆这
3、时是否处于平衡态?为什么?73 有人认为:“对于一定量的某种气体,如果同时符合三个气体实验定律(玻意耳马略特定律、盖吕萨克定律、查理定律)中的任意两个,那么它就必然符合第三个定律”。这种说法对吗?为什么?74 同一地方,一年四季大气压强一般差别不大,为什么在冬天空气的密度比较大?,【例题71】一氧气瓶的容积为30L,其中氧气的压强为120atm,规定瓶内的氧气压强降到10atm就要充气,以免混入其他气体而洗瓶。今有一工厂,每天要用1.0atm的氧气350L,问一瓶氧气能用几天(设使用过程中,温度不变)?,解:思路 用掉的氧气的总质量每天用掉的氧气的质量 用掉的氧气的总质量/每天用掉的氧气的质量=一瓶氧气使用的天数,(1)求用掉的氧气的总质量。,以瓶中氧气为研究对象,过程的初末平衡态分别为P1、V1、T1和P2、V2、T2。设使用前和需要充气时瓶内的氧气质量分别为M1和M2,气体的摩尔质量为Mmol。根据理想气体的状态方程,有,(2)求每天用掉的氧气的质量。以每天用掉的氧气为研究对象,其平衡态为P3、V3、T3,设每天用掉的氧气质量为M3,根据理想气体的状态方程,有,(3)用每天用掉的氧气的质量M3除用掉的氧气的总质量M,得一瓶氧气使用的天数n,即,