状态状态参量理想气体的状态方程ppt课件.ppt

上页上页下页下页末页末页退出退出首页首页上页上页下页下页末页末页退出退出首页首页一、热力学系统热力学系统由大量微观粒子（分子、原子由大量微观粒子（分子、原子）所组成的宏）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 统子 （ 原 子 ） 作 无 规 则 运 动 所 构 成 的 热 力 学 系 统（thermodynamics system）。）。二、平衡态二、平衡态在与外界无能量和物质交换的条件下，系统内部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（称为热力学平衡态（thermal equilibrium state），简），简称平衡态。称平衡态。 上页上页下页下页末页末页退出退出首页首页一个系统处于热力学平衡态，必须同时满足两个一个系统处于热力学平衡态，必须同时满足两个条件：条件： （1）系统与外界无能量交换：）系统与外界无能量交换：（2）系统宏观状态不随时间变化。）系统宏观状态不随时间变化。三、描述气体系统的状态参量三、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质的物理量称为状态参量状态参量（state variables）。）。对于一定质量的理想气体（对于一定质量的理想气体（ideal gas），其状态），其状态可用三个参量描述：可用三个参量描述：（1）体积（）体积（V）。）。 上页上页下页下页末页末页退出退出首页首页（2）压强（）压强（P）。）。 （3）温度（）温度（T）。）。 tT15.273绝对热力学温度的单位为绝对热力学温度的单位为“开尔文开尔文”，简称，简称“开开”，用符号，用符号“K”表示。绝对热力学温度表示。绝对热力学温度T与摄氏与摄氏温度温度t之间的关系为：之间的关系为：四、理想气体的状态方程四、理想气体的状态方程（P1、V1、T1） （P2、V2、T2） 上页上页下页下页末页末页退出退出首页首页（P1、V1、T1） （P2、V2、T2） （Pc、V2、T1） 等温等温 等容等容 在第一变化过程中，根据玻意在第一变化过程中，根据玻意耳一马略特定律，有耳一马略特定律，有211VPVPC在第二变化过程中，根据查理在第二变化过程中，根据查理定律，有定律，有212TTPPC1 12CPVPV212TTPPC222111TVPTVPCTPV上页上页下页下页末页末页退出退出首页首页 所以质量为所以质量为M，摩尔质量为，摩尔质量为 的理想气体在标的理想气体在标准状态下体积准状态下体积molM000TVPC000molTVPMM000TVPR 令令K15.273molm104 .22mN10013. 11332511KmolJ31. 80mol0VMMV 0V：标准状态下摩：标准状态下摩尔体积。尔体积。：标准大气压。：标准大气压。0P：0C。0T（普适气体恒量（普适气体恒量 ）上页上页下页下页末页末页退出退出首页首页RTMMRTPVmol这就是这就是理想气体的状态方程理想气体的状态方程，也称，也称克拉珀珑方程克拉珀珑方程。克拉珀珑肖像克拉珀珑肖像222111TVPTVP11000KmolJ31. 8TVPR上页上页下页下页末页末页退出退出首页首页71 气体在平衡状态时有何特征？气体的平衡态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？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。试问金属杆这时是否处于平的温度将不随时间变化。试问金属杆这时是否处于平衡态？为什么？衡态？为什么？73 有人认为：有人认为：“对于一定量的某种气体，如果对于一定量的某种气体，如果同时符合三个气体实验定律（玻意耳同时符合三个气体实验定律（玻意耳马略特定律、马略特定律、盖盖吕萨克定律、查理定律）中的任意两个，那么它就吕萨克定律、查理定律）中的任意两个，那么它就必然符合第三个定律必然符合第三个定律”。这种说法对吗？为什么？。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，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？为什么在冬天空气的密度比较大？上页上页下页下页末页末页退出退出首页首页【例题例题71】一氧气瓶的容积为一氧气瓶的容积为30L，其中氧气的，其中氧气的压强为压强为120atm，规定瓶内的氧气压强降到，规定瓶内的氧气压强降到10atm就要就要充气，以免混入其他气体而洗瓶。今有一工厂，每天充气，以免混入其他气体而洗瓶。今有一工厂，每天要用要用1.0atm的氧气的氧气350L，问一瓶氧气能用几天（设使，问一瓶氧气能用几天（设使用过程中，温度不变）用过程中，温度不变）?解解：思路思路 用掉的氧气的总质量用掉的氧气的总质量每天用掉的氧气每天用掉的氧气的质量的质量 用掉的氧气的总质量用掉的氧气的总质量/每天用掉的氧气的质每天用掉的氧气的质量量=一瓶氧气使用的天数，一瓶氧气使用的天数，（1）求用掉的氧气的总质量。）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以瓶中氧气为研究对象，过程的初末平衡态分别为为P1、V1、T1和和P2、V2、T2。设使用前和需要充气时瓶。设使用前和需要充气时瓶内的氧气质量分别为内的氧气质量分别为M1和和M2，气体的摩尔质量为，气体的摩尔质量为Mmol。根据理想气体的状态方程，有根据理想气体的状态方程，有 上页上页下页下页末页末页退出退出首页首页1mol111RTMMVP2mol222RTMMVPVVV21TTT21)(21mol21PPRTVMMMM（2）求每天用掉的氧气的质量。）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，设每天用掉的氧气质量为M3，根据理想气体，根据理想气体的状态方程，有的状态方程，有上页上页下页下页末页末页退出退出首页首页3mol333RTMMVPTT 3天4 . 9)(33213VPPPVMMnRTVPMM33mol3（3）用每天用掉的氧气的质量）用每天用掉的氧气的质量M3除用掉的氧气除用掉的氧气的总质量的总质量M，得一瓶氧气使用的天数，得一瓶氧气使用的天数n，即，即