第五章气体的热力性质
5．1 理想气体性质................................................... 1
5．1．1 理想气体状态方程 ........................................ 2
5．1．2 理想气体热系数 .......................................... 3
5．1．3 理想气体热力学能和焓的特性 .............................. 4
5．1．4 理想气体熵方程 .......................................... 4
5．2 理想气体比热容及参数计算....................................... 5
5．2．1 比热容的单位及其换算 .................................... 5
5．2．2 理想气体比热容与温度的关系 .............................. 5
5．2．3 平均比热容 .............................................. 6
5．2．4 理想气体性质特点 ....................................... 11
5．3 实际气体状态方程.............................................. 11
5．3．1 范德瓦尔斯状态方程 ..................................... 12
5．3．2 其它状态方程 ........................................... 14
5．3．3 维里(Virial) 状态方程 .................................. 16
第一节理想气体物态方程
第一次课： 2学时
1 题目：§ 4.1 理想气体物态方程准静态过程
§ 4.2 热力学第一定律
2 目的： 1）掌握理想气体物态方程的几种表述形式。
2）掌握热力学第一定律及应用问题求解。
一、引入课题：
一、热学研究对象及内容
1.对象：热现象：物质中大量分子热运动的集体表现。
热运动：物体由大量分子、原子组成，它们处于永恒的无规则的运动之中，这种无规则运动的总体称为热运动。在热学中，称研究对象为热力学系统。热力学系统：在热学中，将被研究的宏观物体和物体系称为热力学系统。
·系统：由大量分子或原子组成的热力学研究对象。
·外界：系统外的物体称外界
·孤立系：与外界没有能量和物质交换。
·开系：与外界有能量和物质交换。
·闭系：与外界有能量交换而无物质交换。
2.内容：与热现象有关的性质和规律
二、热学的研究方法
1.宏观描述方法---热力学方法
·由实验确定的基本规律，研究热现象的宏观特性和规律。对系统进行整体描述。这部分内容称为热力学。
2.微观描述方法---统计物理方法
·从物质的微观结构出发，用统计平均的方法，研究微观粒子运动和宏观热现象之间的内在联系，研究热现象规律的微观本质，这部分内容称为分子物理学。·两种方法相辅相成。
二、讲授新课：第四章热力学基础
§ 4.1 理想气体物态方程准静态过程 一、基本概念
1 宏观量与微观量
1)宏观量 (macroscopic quantity)
用一些物理量从整体上对系统状态加以描述，表征系统整体性质，称为状态参量。一般宏观量可用仪器直接测量(如体积、温度、压强)。
宏观量有分为广延量：有累加性(如质量、能量) 强度量：无累加性(如温度、压强) 2)微观量(microscopic quantity)
通过对微观粒子运动状态的说明来描述系统的方法称为微观描述，描写单个微观粒子运动状态的物理量，如分子的质量、速度、能量等，微观量一般不能直接测量(如分子质量、能量)。
理想气体的状态方程
理想气体的状态方程是描述理想气体性质的基本方程，它揭示了理想气体的体积、压强和温度之间的关系。理想气体状态方程可以用多种形式表示，包括理想气体状态方程、理想气体的状态方程等。下面将介绍三种主要形式的理想气体状态方程。
1. 理想气体状态方程（P-V形式）
理想气体状态方程的最常见形式为P-V形式，即压强-体积方程。它用来描述在恒温条件下，理想气体的压强和体积之间的关系。根据这个方程，可以推导出理想气体的压强与体积成反比的关系。
P V = nRT
其中，P表示气体的压强，V表示气体的体积，n表示气体的摩尔数，R为气体常数，T表示气体的温度。
2. 理想气体状态方程（P-T形式）
另一种常见的理想气体状态方程是P-T形式，即压强-温度方程。它用来描述在恒容条件下，理想气体的压强和温度之间的关系。根据这个方程，可以推导出理想气体的压强与温度成正比的关系。
P/T = nR/V
其中，P表示气体的压强，T表示气体的温度，n表示气体的摩尔数，R为气体常数，V表示气体的体积。
3. 理想气体状态方程（V-T形式） 理想气体状态方程的第三种形式为V-T形式，即体积-温度方程。它用来描述在恒压条件下，理想气体的体积和温度之间的关系。根据这个方程，可以推导出理想气体的体积与温度成正比的关系。
V/T = nR/P
其中，V表示气体的体积，T表示气体的温度，n表示气体的摩尔数，R为气体常数，P表示气体的压强。
这三种形式的理想气体状态方程可以相互推导和转换，根据不同的实际问题选择合适的形式应用。这些方程的应用可以帮助人们理解理想气体的性质和行为，进而在工程实践和科学研究中得到应用。
总结：
理想气体的状态方程是描述理想气体性质的基本方程，其中P-V形式、P-T形式和V-T形式是三种常见形式。这些方程揭示了理想气体的压强、体积和温度之间的关系，为研究和应用理想气体提供了关键的数学工具。在实际问题中，根据不同的气体性质和条件，选择合适的形式来应用这些方程，能够帮助人们更好地理解和掌握理想气体的特性。
气体理想状态方程
pV=nRT。理想气体状态方程可用pV=nRT表示，式中：p为压强（Pa），V为气体体积（m³)，T为温度（K)，n为气体的物质的量（mol)，R为摩尔气体常数（也叫普适气体恒量）（J/（mol.K））。
方程有4个变量，其意义描述如下：
p是指理想气体的压强；
V为理想气体的体积；
n表示气体物质的量；
T表示理想气体的热力学温度；
还有一个常量R,R为理想气体常数。
从数学角度可以看出，理想气体状态方程变量很多。因此此方程以其变量多、适用范围广而著称，对常温常压下的空气也近似地适用。
理想气体的特点是指它在任何温度和任何压强下都能够满足理想气体状态方程，我们把这样的气体叫做理想气体。实际上这样的起点是不存在的，它是一种理想的模型，在生活中经常把温度不太低，压强不太大的实际心理，都可以看作是理想气体。
