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热力学系统 平衡态
理想气体的状态方程
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对系统的研究可从 宏观 和 微观 两方面进行。
热力学系统（系统）,在给定范围内，由大量微观
粒子所组成的宏观客体。
热力学平衡态,一个系统在不受外界影响的条件下，
如果它的宏观性质不再随时间变化，我们就说这个系
统处于热力学平衡态。
热力学平衡态是一种动态平衡，称之为热动平衡。
平衡态是系统宏观状态的一种特殊情况。
一、热力学系统 平衡态
确定平衡态的宏观性质的量称为 状态参量 。
常用的状态参量有四类：几何参量、力学参量、化
学参量和电学参量。
在这一章里，我们只研究处于 平衡态 的系统。
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一个热力学系统的平衡态可由四种状态参量确定。
1.理想气体
气体状态方程,表征气体平衡态的三个状态参量 T,V、
和 P之间存在着的函数关系 。
理想气体,在任何情况下绝对遵守玻意耳 — 马略特定律、
盖 — 吕萨克定律和查理定律这三条实验规律的气体。
二、理想气体的状态方程
对于一定量的气体，在平衡态下，如果忽略重力的
作用，可以用体积 V、压强 P、温度 T来描述它的状态。
理想气体处于热平衡态下时，
各状态参量之间的关系,RTRTM MPV
m o l
???
2.理想气体的状态方程
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各物理量的含义：
1.压强 P— 单位面积的压力。 S
FP ?
国际单位,牛顿 /米 2,N·m-2,帕（ Pa）
常用单位,大气压,atm Pa10013.1a t m1 5??
从力学角度描写气体状态的物理量。
RTRT
M
MPV
m o l
???
理想气体状态方程：
2.体积 V----气体分子 活动的空间 体积。
从几何角度描写气体状态的物理量。
对于 理想气体 分子大小不计，分子活动的空间体
积就是 容器的体积 。
国际单位,米 3,m3 常用单位,升,l l33 10m1 ?
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3.温度 T
从热学角度描写气体状态的物理量。
国际单位,绝对温标 T开,k
常用单位,摄氏温标 t 度,C?
15.2 7 3?? tT
RTRT
M
MPV
m o l
???
4.摩尔数
m o lM
M?? 气体质量
摩尔质量单位,摩尔,mol
5.普适气体恒量 R
1-1- km o lJ 31.8 ???R
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RT
M
MRTPV
m o l
?? ?
理想气体状态方程：
分子的质量为 m，分子数为 N,气体质量,NmM ?
摩尔质量：,mNM
Am ol ?
NA为阿伏加德罗常数,2310022.6 ??
AN
RT
mVN
Nm
A
? TNRVN
A
?
令,
玻尔兹曼常数
V
Nn ?
分子数密度
AN
Rk ? k/J1038.1 23-??
nkTP ?
3.理想气体状态方程的变形
RT
VM
MP
m o l
? nkT? 理想气体状态
方程的变形
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5.分子之间有间隙。如 50l 水与 50l 酒精混合，混
合液的体积为 97l 而不是 100l。再如：在 2万个大气
压下油从钢瓶壁渗出。说明分子之间有间隙。
4.分子之间有作用力。当分子间距离较小时为斥力，
分子间距离较大时为引力。
2.标准状态下,1m3的气体约有 1025个分子。 1mol气体
有 6.022?1023个分子。
3.分子在不停地作热运动，在常温常压下每秒发生几
亿次碰撞。
了解有关气体的一些性质,
1.气体是由大量分子组成的，气体分子的直径约为
10-10m;