热学大学物理学业竞赛系列讲座2009年5月物理系苏国珍第一部分气体动理论1.热力学系统的平衡态1.1热力学系统把研究的对象视为一个系统,称为热力学系统,而系统以外的部分则称为外界。外界热力学系统1.2平衡态平衡态是一种动态平衡状态在不受外界影响的条件下,系统的宏观性质不随时间改变的状态,称为平衡态。1.3气体状态参量描述热力学系统平衡态宏观性质的物理量。压强(p):作用于容器壁上单位面积的力。体积(V):分子热运动所能达到的空间,气体的体积约等于容器体积。温度(T):描述互为热平衡的系统所具有的一个共同宏观性质。温度的数值表示为温标,常见的温标有摄氏温标和绝对温标,两者的关系为:1.4理想气体状态方程PV=RT--气体普适常量2.分子热运动和统计规律宏观系统由大量的分子组成,分子处于不停的热运动之中。个别分子的运动是杂乱无章的,但大量分子运动的集体表现满足一定的统计规律。在一定平衡态下,分子各微观量的平均值是一定的,分子数按各微观量大小的分布是一定的。统计物理关心两件事:分布平均值3.麦克斯韦速率分布3.1麦克斯韦速率分布:处于平衡态下的理想气体系统,分子速率在v~v+dv区间内的分子数占总分子数的百分比为fOvvp1T1T2vp23.2三个统计速率4.麦克斯韦速度分布5.玻尔兹曼分布
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