热力学中为什么要引入理想气体模型？ ==引入理想气体状态方程意义何在.doc

考察课作业
【1】 热力学中为什么要引入理想气体模型？引入理想气体状态方程意义何在？
答：热学讨论的主要对象是理想模型—理想气体。大学物理力学部分也涉及一个宏观层次的机械运动规律，而大学物理热学部分则从宏观规律和微观理论两个层次上比中学物理的气体东理论更深入、更加系统地研究了热运动的规律。大学物理的热学在此基础上上升为解释宏观状态量的动态变化之间的关系。大学物理的核心思想是从宏观现象寻找微观解释，用微观量的统计结果揭示宏观量的本质思想。
在对热力学系统状态的描述方式上，热学首先是从平衡态开始的。平衡态，即在没有外界（指与系统有关的周围环境）影响的条件下，系统各部分的宏观性质长时间内不发生变化的状态。这里所说的没有外界影响，是指系统与外界之间不通过做功或传热的方式交换能量，否则系统就不能达到并保持平衡态。由于实际中并不存在完全不受外界影响，并且宏观性质绝对保持不变的系统，所以平衡态只是一个理想化的概念，它是在一定条件下对实际情况的抽象和概括。描述平衡态的基本物理量是温度、压强和体积；在认识论上，热学按照现有状态的确定，再有状态的变化的认识上的逻辑次序展开热学一开始就建立了一种特殊的理想状态—热力学平衡态的定义。这是一种对状态的静态描述，但这种平衡态“静中有动”，是一种以“热动平衡”为特点的热力学平衡态。
一个孤立的热力学系统不管它原来处于什么状态，经过一定时间以后，总会趋向于一个不随时间改变的宏观态，这个宏观态就被称为热力学平衡态。显然，当热力学系统处于热力学的平衡态时，组成系统的原子和分子并没有处于力学的平衡态。依然在做无规则的热运动。因此热力学的平衡态时一种“热动平衡”态，是“静中有动”的平衡态。
从宏观上看，热力学平衡态势一种宏观上“静止”的状态，表现为系统不与外界交换能量和物质，系统内部也没有发生能量和物质的流动。从微观上看，系统内部的大量粒子还在不停的运动着，并不处于平衡态。一般地说，由于分子原子的不停运动，微观运动的即时总效果也会随时间急速的变化而所谓“不随时间变化”的宏观状态实际上指的是这些运动中产生的统计平均效果不随时间变化。
从对热力学平衡态的定义开始到建立对热运动状态的描述方式，热学在宏观态的“静止”与微观状态的“运动”之间开始建立起一种统计意义上的联系。一对热力学的统计性描述的思想取代了对热力学两的确定性描述，以为微观量的统计平均值与热学宏观量相呼应。
尽管温度如今在人们的日常生活中已经被广泛适用，似乎没有讨论的必要。但温度至今还没有一个科学的定义。因为没有温度的定义，就无法得出宏观的状态方程，也就无法表达热力学的基本定律。除了温度以外内能和熵都是用类似方法定义的。
处于平衡态的气体可用体积、压强、温度三个宏观状态参量来描述，在温度不太低、压强不太大的范围内，遵守玻意耳—马略特定律，盖吕萨克定律，查理定律。满足上述气体实验三定律的气体称为理想气体。理想气体是一个理想模型。
引入理想气体状态方程后可以
1计算气体所含物质的量
　　从数学上说，当一个方程中只含有1个未知量时，就可以计算出这个未知量。因此，在压强、体积、温度和所含物质的量这4个量中，只要知道其中的3个量即可算出第四个量。这个方程根据需要计算的目标不同，可以转换为下面4个等效的公式：
　　求压力： p=nRT/v
　　求体积： v=nRT/p
　　求所含物质的量：n=pv/RT
　　求温度：T=pv/nR
2化学平衡问题
　　根据理想气体状态方程可以用于计算气体反应的化学平衡问题。
　　根据理想气体状态方程可以得到如下推论：
　　温度、体积恒定时，气体压强之比与所含物质的量的比相同，即可得Ρ平/P始=n平/n始
　　温度、压力恒定时，气体体积比与气体所含物质量的比相同，即V平/V始=n平/n始
　 通过结合化学反应的方程，很容易得到化学反应达到平衡状态后制定物质的转化率。