第九章气体的基本性质

热力学的出发点和方法与分子物理并不相同。
热力学并不考虑物质的微观结构和过程，以观测和 实验事实作依据，主要从能量观点出发，分析研究在 物态变化过程中有关热功转换的关系和条件。 热力学是宏观理论，分子物理学是微观理论。热 力学所研究的物质宏观性质，经分子物理学的分析， 才能了解其本质；分子物理学的理论，经热力学的研 究而得到验证。分子物理学和热力学彼此联系，两者 相互补充，不可偏废。 物体的宏观性质是由物体内分子之间的相互作用和
国际上规定热力学温标为基本温标，用T表示。
其单位是K(开尔文)。摄氏温标是常用的温标，用t
表示，其单位是℃，它与热力学温标之间有下面的
关系: t = T 273.15 .
3. 理想气体物态方程 在平衡状态下，系统的V 、 p和T之间存在的关系， 称为系统的物态方程。理想气体的物态方程可以表 示为 m
同时B与C也达到热平衡态。这时候系统状态都不再改变，说明 了A与B达到热平衡态。
热力学第零定律 若系统A与B同时与系统C处于热平衡，
则A与B之间也必定处于热平衡。
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处于热平衡的所有系统必定具有相同的温度。
三、温度的微观解释
PV M

RT
理想气体物态方程
P
1 N V N0
RT n
R N0
1 2
mv x
2
1 2
mv y
2
mv z
2
22
1 2
mv x
2
1 2
mv y
2
1 2
mv z
2
1 1 1 3 1 2 ( m v ) ( kT ) kT 3 2 3 2 2
气体分子沿X,Y,Z三个方向运动的平均平动

理想气体的性质与状态气体是物质存在的一种形态，它具有独特的性质和状态。

在理论化学和物理学中，我们常常使用理想气体模型来描述气体的性质与状态。

理想气体是一个理想化的概念，用来简化气体的复杂行为，并且可以作为其他气体模型的基础。

在本文中，我们将重点讨论理想气体的性质与状态。

理想气体的性质：1. 分子自由运动：理想气体的分子没有相互作用力，它们以高速碰撞并独自运动。

这意味着理想气体的分子之间没有吸引力或斥力。

这个性质使得理想气体的分子可以自由地扩散和混合。

2. 碰撞无损失：理想气体的分子之间碰撞是完全弹性的，没有能量的损失。

这意味着分子在碰撞后会保持它们的动能和动量，但方向可能会改变。

这种无损失碰撞的性质是理想气体的一个重要特征。

3. 分子间距离较大：理想气体的分子之间的距离较大，相对于分子的尺寸来说，它们之间几乎没有相互作用。

这导致理想气体的密度相对较低，并且具有较低的相互作用能。

4. 分子不占据体积：理想气体的分子体积可以忽略不计，相对于容器的尺寸来说，理想气体的分子体积非常小。

这使得理想气体可以均匀地扩散到整个容器中。

理想气体的状态：理想气体的状态可以由一些基本参数来描述，这些参数包括压力、体积、温度和物质的量。

根据理想气体状态方程，也称为理想气体定律，可以得到下面的关系式：PV = nRT其中，P表示气体的压力，V表示气体的体积，n表示气体的摩尔数，R表示理想气体常量，T表示气体的温度。

这个方程可以用来描述气体在不同条件下的行为。

1. 压力：气体的压力是指气体分子对容器壁的碰撞产生的压强。

压力是一个力的量度，可以通过单位面积上分子碰撞的次数来表示。

在理想气体模型中，气体分子的平均碰撞频率与压力成正比。

2. 体积：气体的体积是指气体分子占据的空间。

在理想气体模型中，气体分子被认为是点状的，占据的体积可以忽略不计。

因此，理想气体的体积主要取决于容器的尺寸。

3. 温度：气体的温度是指气体分子的平均动能。

气体的状态方程
T f ( p,V )
理想气体的状态方程 pV m RT M
或者写为 PV RT （克拉珀龙方程）
说明 (1) 理想气体的宏观定义：在任何条件下都严格遵守克拉
珀龙方程的气体； (2) 实际气体在压强不太高，温度不太低的条件下，可当作
理想气体处理。且温度越高、压强越低，精确度越高.
4、分子之间存在分子力作用
假定分子间的相互作用力有球对称性时，分子间的相
互作用(分子力)可近似地表示为
f rs rt
(s t)
分子力
要 分表子当现力为 主r 斥 要力 表r0； 现时当为，引r分力子.r力0 时主，
F
o
r0 ~ 1010 m
r0
r
r 109 m, F 0
分子力
二、理想气体模型 理想气体的微观模型
单位：1m3 103 L 103dm3
压强(p) 作用于容器壁上单位面积的正压力（力学描述）
单位： 1Pa 1N m2
温度(T) 气体冷热程度的量度（热学描述）.
单位：温标 K（开尔文）. T 273.15 t
国际上规定水的三相点温度为273.16 K
3、理想气体物态方程
在平衡状态下，系统的V、p、和T 之间存在的关系， 称为系统的物态方程。
§9-1 气体动理论 理想气体模型
一、气体的分子状况
1、分子具有一定的质量和体积 1mol气体系统的分子数：6.022×1023mol-1
阿伏伽德罗常数：1 mol 物质所含的分子（或原子） 的数目均相同 .
1mol氢气的总质量为：2.0×10-2kg ， 每个氢分子的质量则为：3.3×10-27kg
§9-2 理想气体压强和温度

高中物理气体的性质公式总结高中物理气体的性质公式1.气体的状态参量：温度：宏观上，物体的冷热程度;微观上，物体内部分子无规则运动的剧烈程度的标志热力学温度与摄氏温度关系：T=t+273 {T:热力学温度(K)，t:摄氏温度(℃)｝体积V：气体分子所能占据的空间，单位换算：1m3=103L=106mL压强p：单位面积上，大量气体分子频繁撞击器壁而产生持续、均匀的压力，标准大气压：1atm=1.013×105Pa=1900pxHg(1Pa=1N/m2)2.气体分子运动的特点：分子间空隙大;除了碰撞的瞬间外，相互作用力微弱;分子运动速率很大3.理想气体的状态方程：p1V1/T1=p2V2/T2 {PV/T=恒量，T为热力学温度(K)｝注:(1)理想气体的内能与理想气体的体积无关,与温度和物质的量有关;(2)公式3成立条件均为一定质量的理想气体，使用公式时要注意温度的单位，t为摄氏温度(℃)，而T为热力学温度(K)。

高中物理气体的性质1.气体的状态参量：温度：宏观上，物体的冷热程度;微观上，物体内部分子无规则运动的剧烈程度的标志，热力学温度与摄氏温度关系：T=t+273 {T:热力学温度(K)，t:摄氏温度(℃)｝体积V：气体分子所能占据的空间，单位换算：1m3=103L=106mL压强p：单位面积上，大量气体分子频繁撞击器壁而产生持续、均匀的压力，标准大气压：1atm=1.013×105Pa=76cmHg(1Pa=1N/m2)2.气体分子运动的特点：分子间空隙大;除了碰撞的瞬间外，相互作用力微弱;分子运动速率很大3.理想气体的状态方程：p1V1/T1=p2V2/T2 {PV/T=恒量，T为热力学温度(K)｝注:(1)理想气体的内能与理想气体的体积无关,与温度和物质的量有关;(2)公式3成立条件均为一定质量的理想气体，使用公式时要注意温度的单位，t为摄氏温度(℃)，而T为热力学温度(K)。