第一讲热学现象及

降而缩小，在4℃以下反转为膨胀。因此0 ℃ 时的冰变得相当松，密度比水小，浮在水上。 这是因为结冰时水分子之间整齐排列的“氢 键”把分子间距离略微推开的缘故。
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三、理想气体的物态方程
一、基本概念
（一）热力学系统 热力学研究的对象----热力学系统. 热力学系统以外的物体称为外界。 孤立系统:系统和外界完全隔绝的系统
汽化热
25.5 8.5 4.5 45 2.93 1.99
（105 J/kg）
水在标准大气压下不同温度下的汽化热
温度（℃） 0 20 60 100 200 300 370 374
汽化热 24.9 24.4 23.5 22.5 19.6 13.8 4.14 0 （105 J/kg）
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思考题
为什么冰会浮在水上？ 水有奇特的性质——在4℃以上体积随温度下
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标准状态：
M Vo M mol Vmol
Po 1.01325105 Pa
To 273.15 K
Vmol 22.4103 m3
PV PoVo M PoVmol
T
To M mol To
其中： M 为气体的总质量。
M mol为气体的摩尔质量。
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令： R PoVmol 8.31 (J mol 1 K1) To
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三、 理想气体物态方程
（一）气体的实验规律
1.气体定律
P1V1 P2V2 恒量 （质量不变） T1 T2
2. 阿伏伽德罗定律
在相同的温度和压强下，1摩尔的任何气体所占据 的体积都相同。在标准状态下，即压强P0=1atm、 温度T0=273.15K时, 1摩尔的任何气体的体积均为
例：若汽缸内气体为系统，其它为外界
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（二）系统状态的描述 微观量：分子的质量、速度、动量、能量等。
在宏观上不能直接进行测量和观察。 宏观量： 温度、压强、体积等。
在宏观上能够直接进行测量和观察。 宏观量与微观量的关系： 宏观量与微观量的内在联系表现在大量分子杂乱无章 的热运动遵从一定的统计规律性上。在实验中，所测 量到的宏观量只是大量分子热运动的统计平均值。
第一讲热学现象及热学规律
一、常见的一些热学现象 二、物态变化——相变潜热 三、理想气体物的态方程 四、热力学第一定律 五、热力学第二定律
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永 动 机 的 设 想 图
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一、常见的一些热学现象
1、一壶水开了，水变成了水蒸气。 2、温度降到0℃以下，液体的水变成了固体的冰块。 3、气体被压缩，产生压强。 4、物体被加热，物体的温度升高。
如P、V、T等
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（四）平衡状态
平衡态：
在不受外界影响（即系统与外界没有物质和能 量的交换）的条件下，无论初始状态如何，系统的 宏观性质在经充分长时间后不再发生变化的状态。 准静态过程：如果状态变化过程进行得非常缓慢，以 至过程中的每一个中间状态都近似于平衡态，这样的 过程称为“准静态过程 ”，又称“平衡过程 ”。
R 称为“普适气体常数 ”
代入： PV PoVo M PoVmol
T
To
M mol To
理想气体物态方程： PV M RT M mol
（宏观物理量表示） 17
阿伏伽德罗常数： NA 6.0221023 mol 1
玻耳兹曼常数： k R 1.381023 (J K1) NA
1、热力学第一定律 系统从外界吸收的热量, 一部分使系统的内能增加, 另一部分使系统对外界做功 .
Q E2 E1 A E A
E E2 E1 T
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Q E2 E1 A E A
第一定律的符号规定
Q
E2 E1
A
+ 系统吸热 内能增加 系统对外界做功
设：分子质量为 m，气体分子数为N，分子数密度 n。
M mN
M mol mNA
PV

M M mol
RT

mN mNA
kNA
T

NkT
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理想气体物态方程：源自文库
P nkT （微观物理量表示）
标准状态下的分子数密度：
洛喜密脱数： no 2.691025(m3)
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四、热力学第一定律及应用
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（三）基本原理: 1.自然界中一切物体都是由大量不连续的、彼此间有
一定距离的微粒所组成,这种微粒称为分子. 2.分子间有相互作用力. 3.分子永不停息地作无规则的运动.
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二、气体的状态参量 平衡态
（一）体积V
气体分子所能达到的空间范围. [单位: m3]
（二）压强P 气体作用于容器壁单位面积的垂直作用力. [单位:Pa] 1Pa=1N/ m2
汽化热：单位质量的液体汽化成同温度的气 体所吸收的热量。
同一物质，不同温度，汽化热不同； 相同温度，不同物质，汽化热不同。 凝结过程中，放出的热量的大小与汽化热相
等。
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几种液体在标准大气压下，在沸点时的汽化热
液体
水 酒精 氢 乙醚 汞 氮
温度（ ℃ ） 100 78.3 -253.7 34.6 356.57 -195.8
V0=22.41L/mol N A 6.022 1023 mol 1
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（二）理想气体 理想气体：在任何情况下都严格遵守“波-马定 律”、“盖-吕定律”以及“查理定律”的气体。 （三） 理想气体物态方程
P1V1 P2V2 恒量 （质量不变） T1 T2 P,V ,T Po,Vo,To (标准状态)
1.1mmHg=133.3Pa 2.标准大气压(atm)
1atm 760mmHg 1.013105 Pa 11
（三）温度 t , T 反映系统内部大量分子作无规则剧烈运动程度
1.摄氏温标( t ) [单位:℃]
2.热力学温标( T )
[单位:K]
两者换算关系: T=273.15+t 状态参量：表征气体有关特性的物理量
热现象
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二、物态变化——相变潜热
1、相变过程 相变潜热
相变：物体气、液、固三态之间的变化称为相变。 例如，水有水蒸气、水、冰三种状态，在保持
100℃的情况下，使压强准静态地增大，当压 强为标准大气压时，可以看到容器中的水蒸 气开始有水滴凝结出来，出现气、液两相共 存状态。
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2、相变潜热：相变过程中吸收或放出的热量 称为相变潜热
系统放热 内能减少 外界对系统做功