一、基本概念

　　(一)平衡狀態(tài)

　　分子物理和熱力學(xué)中常把所研究的大量分子所組成的物體(氣體、液體或固體)稱為熱力學(xué)系統(tǒng)或簡稱系統(tǒng)。

　　平衡態(tài)：在沒有外界影響的條件下，系統(tǒng)內(nèi)各處宏觀性質(zhì)(壓強P、體積V、溫度T)處處均勻且不再隨時間變化的那個狀態(tài)稱氣體處在平衡態(tài)。熱力學(xué)平衡態(tài)是一種動態(tài)平衡，稱之為熱動平衡。

　　(二)平衡過程

　　當(dāng)系統(tǒng)和外界有能量交換時，系統(tǒng)的狀態(tài)就會發(fā)生變化。系統(tǒng)從一個平衡態(tài)到另一個平衡態(tài)的變化過程，稱為狀態(tài)變化過程，簡稱過程。如果系統(tǒng)狀態(tài)變化所經(jīng)歷的所有中間狀態(tài)都無限接近平衡狀態(tài)，這個過程稱為準(zhǔn)靜態(tài)過程(或平衡過程)。

　　任何平衡過程在P-V圖上都可用一條直線或曲線表示。

　　(三)狀態(tài)參量

　　用來描述氣體處在平衡態(tài)時的宏觀狀態(tài)(壓強、體積、溫度等)的物理量。狀態(tài)量(如P、V、T)的函數(shù)稱為狀態(tài)函數(shù)(如內(nèi)能E、熵S等)。

　　壓強 P：作用于容器器壁單位面積上的壓力，是大量氣體分子與器壁碰撞的宏觀表現(xiàn)和平均效果。單位：Pa，與標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(atm)和厘米汞高(cmHg)間的關(guān)系：

　　1atm=1.03×105Pa, 1cmHg=1.33×103 Pa

　　溫度 T：是大量氣體分子平均平動動能的量度，也是分子熱運動劇烈程度的量度。

　　單位:開爾文(K)，熱力學(xué)溫度T和攝氏溫度toC的關(guān)系：

　　T=t+273.15

　　體積 V：分子無規(guī)則熱運動所能達到的空間。單位:m3，對理想氣體(忽略分子本身大小)就是容器的容積。

　　(四)氣體分子的熱運動及其基本特征

　　所有物質(zhì)(包括氣體)的分子都在永不停息的作無規(guī)則的熱運動，這種運動的劇烈程度隨溫度變化。

　　氣體分子的熱運動的特征在于氣體分子之間的相互碰撞，連續(xù)的兩次碰撞之間，分子可看作自由運動。單個分子的速度大小和方向以及兩次碰撞之間所走過的自由路程的長短都是不斷變化的。大量分子呈現(xiàn)一幅紛繁動亂的圖景，但它們遵循一定的統(tǒng)計規(guī)律。

　　(五)理想氣體的微觀模型

　　1、分子本身的線度，比起分子之間的距離來說可以忽略不計�？煽醋鳠o體積大小的質(zhì)點。

　　2、分子之間以及分子與器壁之間的碰撞是完全彈性的，即碰撞前后氣體分子動能守恒。

　　3、除碰撞外，分子之間以及分子與器壁之間無相互作用。

　　4、統(tǒng)計性假設(shè)：沿各個方向運動的分子數(shù)相等，分子沿各個方向的分量的各種平均值相等。

　　(六)氣體分子的自由度(i)

　　自由度：描述物體位置所需的最少坐標(biāo)數(shù)。

　　單原子分子：可看作質(zhì)點，只有平動，i=3

　　剛性雙原子分子：3個平動自由度，2個轉(zhuǎn)動自由度，i=5

　　剛性三原子以上分子：3個平動自由度，3個轉(zhuǎn)動自由度，室溫情況下絕大多數(shù)氣體分子不考慮振動則總自由度為i=6

　　(七)理想氣體的內(nèi)能

　　氣體分子熱運動的動能(包括平動、轉(zhuǎn)動和振動的動能)和分子之間的相互作用勢能的總和稱為氣體的內(nèi)能。

　　理想氣體的內(nèi)能：系統(tǒng)內(nèi)全部分子(剛性分子)的動能之和。