2020高中物理竞赛-热学A（联赛版）01平衡态与状态方程：热力学平衡条件(共13张PPT)

2020高中物理竞赛 热学A 热力学平衡条件 1、宏观与微观的差别。 例：恒温溶液。宏观：系统温度一致；微观：分子不断运动，每个分子的运动速度不同，能量经过碰撞达到动态平衡。标志：动能分布不变。 2、对于热平衡状态，只有在系统处于平衡态的条件下，状态参量才有确定的数值和意义。 力学平衡（无宏观运动）;化学平衡（浓度、物相不变）；热学平衡（无能量流动）。 注意： 3、驰豫时间：热力学系统由初始状态达到平衡态 所经历的时间。 如果驰豫时间院校与外界变化的时间尺度，可以做平衡态近似。例：活塞运动：<10m/s，气体运动速率：~500m/s。 第二节 温度 (Temperature) 一、温度的概念 定义: 标记物体冷热程度的物理量称为温度。 特点： (1) 温度是热物理学中特有的物理量； (2) 温度是状态参量。 本质： 温度是组成物体的大量分子无规则运动剧烈程度的表现。 二、热平衡的判定—热力学第零定律 热平衡：两物体通过热接触，经很长时间后达到的 宏观性质不再变化的状态称为热平衡态。 热力学第零定律： 如果两个热力学系统中的每一个都与第三个热力学系统处于热平衡，则它们彼此也必定处于热平衡。 由Fowler于1930年代概括，公理化的要求。 温度高低标准的制定—温标三要素 (1) 测温物质：选定作为标准的第三个物体。如：气体、固体。 (2) 测温属性：选定测温物质的某物理量作为标记温度的属性。如：气体的体积、压强，固体的电阻、发光强度。要求：与温度有单值的显著的函数关系的物理量，并包括测温曲线。测温曲线一般是直线： (3) 固定标准点：规定标准点的状态及其温度值。 SI: 一水的三项点为标准点，定位273.16K。为什么？热力学第三定律。 三、温标： 温度的数值表示法（定量化） 问题 一般测温物质可能得出不同的温度。(包科达, p11，表1.1) 理想气体温标 理想气体：分子有质量无体积，分子间作用力满足钢球势的体系为理想体系。理想气体的性质与物质无关。 定压温标 盖·吕萨克定律(L.J.Gay-Lussac,1802) 定体温标 查理定律(J.A.C. Charles,1787) 实验发现当 时，气体温度计的行为与物质无关。因而无限稀薄的气体是理想气体。 热力学温标 建立在热力学第二定律基础上的，不依赖于任何物质的具体测