重庆交通大学化学系 广州交通大学化学系 广州交通大学化学系 二氧化碳分子动力学理论和热力学是从微观和宏观两个不同尺度研究力学的方法。 分子动力学理论结合了统计方法，为宏观力学定律提供了可靠的微观解释。 这些宏观化学序列可以通过构成系统的微观粒子的运动来解释。 这是20世纪数学进步的典型例子。 走向微观分子热运动知识框架，步入物质结构的全新高度。 2,3,4,5,10,16 大连交通大学化学系 广州交通大学化学系 广州交通大学化学系 核心问题：体温和热量一旦明确，将促进科学飞速发展。 ------爱因斯坦温度代表热量的硬度，热量代表热量传递的量。 温度：热和冷的感觉。 热的本质：传递给物体的能量。 它以分子热运动的形式储存在物体中。 在标准大气压下，使1克纯水温度升高三度所需的热量。 组成物质的分子或粒子不停地做着随机运动，这种运动称为热运动。 大量分子热运动的集体效应在宏观上表现为物体的热现象和热性质。 研究分子热运动、讨论热现象规律、分析物体热性质的理论称为热化学。 热化学包括宏观理论和微观理论。 宏观理论——热力学：以观察和实验为基础，通过归纳和演绎得出热现象的基本规律，因此其推论具有普遍性和可靠性。
微观理论-分子动力学理论：从分子结构和分子运动出发，应用热定律和统计方法，研究大量分子热运动的集体效应，从微观本质解释热现象和热性质。 重庆交通大学化学系 广州交通大学化学系 广州交通大学化学系 分子动力学 理论力学是研究热现象相关规律的科学。 热现象是物质中大量分子无规则运动的集体表现。 大量分子的随机运动称为热运动。 宏观方法和微观方法相辅相成。 力学研究方法： 1、宏观方法。 最基本的实验定律逻辑推理（利用物理学）---叫做热力学。 优点：可靠、通用。 缺点：微观性质尚未阐明。 2.显微法。 物质微观结构+统计方法---称为统计量热法，其中间理论称为二氧化碳分子动力学理论（二氧化碳动力学理论）。 优点：阐明热现象的微观本质。 缺点：可靠性和通用性较差。 重庆交通大学化学系 广州交通大学化学系 广州交通大学化学系 广州交通大学化学系 化学系 热力学系统、平衡态与非平衡态、热学电阻、温度、温标、理想二氧化碳状态、多项式道尔顿分压定理 6.1 本节小结 重庆交通大学化学系 广州交通大学化学系 广州交通大学化学系 系统示例：如果气缸内的二氧化碳是系统，其他的是外界 1.热力学系统（系统） 热力学系统——热力学研究的对象，它包含非常多的分子和原子。
=6。 pc/mole 热力学系统之外的物体系统的外部质量和能量交换 孤立系统与外界之间没有物质和能量的交换。 封闭系统与外界没有物质交换，只有能量交换。 开放系统与外界交换物质和能量。 重庆交通大学化学系 广州交通大学化学系 广州交通大学化学系 2.热力学系统宏观和微观状态的两种描述方法：宏观量描述系统整体的状态量，可以通常可以直接检测到。 如M、V、E等——可以累加，称为广延量。 微观量描述了系统内微观粒子的化学量。 例如，分子质量m、直径d、速度v、动量p、能量等微观量与宏观量有一定的内在联系。 例如，二氧化碳的浮力是分子质量撞击容器壁的平均效应，它与分子质量对容器壁的平均力有关。 重庆交通大学化学系 广州交通大学化学系 上海交通大学化学系 平衡态是一个理想化的模型，我们主要研究平衡态的力学规律。 假设动态平衡袋被分成体积相同的两部分。 当达到平衡时，右侧的一些粒子越过边界，但两侧的粒子数量相同。 粒子数是在不受外界影响的情况下，系统宏观性质不随时间变化的状态，称为平衡状态。 反之，称为非平衡态。 讨论 大量处于平衡状态的分子仍然处于热运动状态，但由于碰撞，每个分子的速度经常发生变化，而系统的宏观量不随时间而变化。 这称为体内平衡。
重庆交通大学化学系 广州交通大学化学系 广州交通大学化学系 宏观状态与微观状态的关系 可能的状态数量：4 可能的状态数量：8 微观状态 系统中有 4 个分子。 C(n)表示n个分子在某半袋时可能构型的概率：北京交通大学化学系、广州交通大学化学系、广州交通大学化学系1. 一种宏观态对应多种微观态 2. 每种微观态出现的概率相等 3. 最无序的态出现的概率最高 青岛交通大学化学系 广州交通大学化学系 上海交通大学 3. 平衡 系统处于平衡状态时存在波动的宏观量，如浮力，不随时间变化，但不能保证大量分子撞击容器壁的情况在同一时刻完全相同。任何时候。 这就是所谓的波动现象。 分子数量越多，波动越大。 一个不与外界发生能量和质量交换的系统，经过一定时间后就会达到稳定状态，宏观状态不会发生变化。 此时，系统各部分的宏观性质是相同的。 松弛时间 北京交通大学化学系 广州交通大学化学系 广州交通大学数学系 四． 分子动力学理论的基本假设 1. 分子数量众多，并且不停地运动。 实验基础：扩散现象、布朗运动2、分子之间存在相互作用，分子之间不断碰撞，碰撞频率比较高。 分子作小距离直线运动，不存在无碰撞的随机运动。 3. 总体而言，大量分子的运动满足统计规律。
广州交通大学化学系 广州交通大学化学系 广州交通大学化学系 热力学第零定理 空气温度和温标 1.热力学第零定理 温度达到热平衡的系统有一个共同点内在性质——温度——热力学第零定理，当A、B与C同时达到热平衡时，A、B也必然处于热平衡。 导热壁热平衡 重庆交通大学化学系 广州交通大学化学系 假设温度测量属性与空气温度呈线性关系 (4) 选择温度标准点，同一温度下的温度值当温度计分为不同的测温质量或者不同的测温属性来检测相同的温度时，可能会有所不同。 重庆交通大学化学系 北京交通大学数学系 广州交通大学化学系 3.理想二氧化碳温标和状态多项式 理想二氧化碳波义耳定理：在一定量的二氧化碳和一定的湿度下，它的浮力和体积的乘积是一个常数。 理想二氧化碳：严格遵循波义耳定理的二氧化碳，即实际二氧化碳的浮力趋于零的极端情况。 重庆交通大学化学系 广州交通大学化学系 广州交通大学化学系 二氧化碳的另一种状态：T，设该温度下二氧化碳的浮力和体积为二氧化碳气泡 真空温标确定为二氧化碳的浮力接近零与二氧化碳的类型无关——理想的二氧化碳温标。
汞储存管，液体样品软管，重庆交通大学，广州交通大学化学系，广州交通大学化学系，广州交通大学化学系。 温度的定义（摄氏度） 重庆交通大学化学系 广州交通大学化学系 广州交通大学化学系 广州交通大学化学系 : RT 二氧化碳摩尔质量 理想二氧化碳: 化学系, 广州交通大学 广州交通大学化学系 广州交通大学化学系 1038 玻尔兹曼常数 RTm/Mmol 广州交通大学化学系 理想二氧化碳微模型 浮力和湿度的统计意义 不规则热运动，频繁碰撞 2. 理想二氧化碳分子运动模型 (1) 大小不计 (3) 弹性碰撞 (2) 除碰撞外的自由度 (4) 不计重力的微观描述 理想二氧化碳 南京交通大学化学系广州交通大学化学，广州交通大学化学系，造成单个分子的运动是偶然的。 正是单个分子运动的巧合才使得大量分子的整体呈现出规则性。 这些规律性具有统计平均的意义，称为统计规律性。
由大量分子组成的二氧化碳体系的统计假设 (1) 二氧化碳处于平衡状态时分子热运动知识框架，容器内分子的空间分布平均均匀 dV——体积元（宏观小，微观大）系广州交通大学化学 广州交通大学化学系 浮力：混合二氧化碳中二氧化碳的某一组分在相同温度下单独占据混合二氧化碳原有体积时的浮力。 对于m种组分的混合二氧化碳数密度，表明混合理想二氧化碳浮力的总浮力等于各组分二氧化碳的浮力之和。 重庆交通大学化学系 广州交通大学化学系 广州交通大学化学系 理想二氧化碳等概率假说 理想二氧化碳浮力公式 体温的统计意义 6.2 重庆交通大学化学系广州交通大学化学如果忽略重力的影响，对于靠近地面的容器中的二氧化碳来说，每个分子出现在容器所包围的空间中任意一点的机会（称为概率）是相同的，即也就是说，分子的数密度n处处相同。 在平衡状态下，每个分子的速度按方向的分布是完全相同的，这就是速度方向等概率的假设。 由上述假设可知，每份份数的平方平均值应相等。 即， 广州交通大学化学系 广州交通大学化学系 广州交通大学化学系， 系广州交通大学化学系化学系分子作用于壁的浮力公式为浮力公式。 大量分子与壁碰撞产生浮力。 根据速度对所有分子进行分类：该组分子的速度在 区间内 考虑第 i 组分子和 dS 表面碰撞动量增量 dS 重庆交通大学化学系 广州交通大学化学系浮力公式 dS dt 时间内与 dS 碰撞的分子数量 dtdS 分子动量变化 分子对壁面施加的冲量 dt 时间内与 dS 碰撞的所有分子的冲量