重慶交通大學化學系 廣州交通大學化學系 廣州交通大學化學系 二氧化碳分子動力學理論和熱力學是從微觀和宏觀兩個不同尺度研究力學的方法。 分子動力學理論結合了統計方法，為宏觀力學定律提供了可靠的微觀解釋。 這些宏觀化學序列可以通過構成系統的微觀粒子的運動來解釋。 這是20世紀數學進步的典型例子。 走向微觀分子熱運動知識框架，步入物質結構的全新高度。 2,3,4,5,10,16 大連交通大學化學系 廣州交通大學化學系 廣州交通大學化學系 核心問題：體溫和熱量一旦明確，將促進科學飛速發展。 ------愛因斯坦溫度代表熱量的硬度，熱量代表熱量傳遞的量。 溫度：熱和冷的感覺。 熱的本質：傳遞給物體的能量。 它以分子熱運動的形式儲存在物體中。 在標準大氣壓下，使1克純水溫度升高三度所需的熱量。 組成物質的分子或粒子不停地做著隨機運動，這種運動稱為熱運動。 大量分子熱運動的集體效應在宏觀上表現為物體的熱現象和熱性質。 研究分子熱運動、討論熱現象規律、分析物體熱性質的理論稱為熱化學。 熱化學包括宏觀理論和微觀理論。 宏觀理論——熱力學：以觀察和實驗為基礎，通過歸納和演繹得出熱現象的基本規律，因此其推論具有普遍性和可靠性。
微觀理論-分子動力學理論：從分子結構和分子運動出發，應用熱定律和統計方法，研究大量分子熱運動的集體效應，從微觀本質解釋熱現象和熱性質。 重慶交通大學化學系 廣州交通大學化學系 廣州交通大學化學系 分子動力學 理論力學是研究熱現象相關規律的科學。 熱現象是物質中大量分子無規則運動的集體表現。 大量分子的隨機運動稱為熱運動。 宏觀方法和微觀方法相輔相成。 力學研究方法： 1、宏觀方法。 最基本的實驗定律邏輯推理（利用物理學）---叫做熱力學。 優點：可靠、通用。 缺點：微觀性質尚未闡明。 2.顯微法。 物質微觀結構+統計方法---稱為統計量熱法，其中間理論稱為二氧化碳分子動力學理論（二氧化碳動力學理論）。 優點：闡明熱現象的微觀本質。 缺點：可靠性和通用性較差。 重慶交通大學化學系 廣州交通大學化學系 廣州交通大學化學系 廣州交通大學化學系 化學系 熱力學系統、平衡態與非平衡態、熱學電阻、溫度、溫標、理想二氧化碳狀態、多項式道爾頓分壓定理 6.1 本節小結 重慶交通大學化學系 廣州交通大學化學系 廣州交通大學化學系 系統示例：如果氣缸內的二氧化碳是系統，其他的是外界 1.熱力學系統（系統） 熱力學系統——熱力學研究的對象，它包含非常多的分子和原子。
=6。 pc/mole 熱力學系統之外的物體系統的外部質量和能量交換 孤立系統與外界之間沒有物質和能量的交換。 封閉系統與外界沒有物質交換，只有能量交換。 開放系統與外界交換物質和能量。 重慶交通大學化學系 廣州交通大學化學系 廣州交通大學化學系 2.熱力學系統宏觀和微觀狀態的兩種描述方法：宏觀量描述系統整體的狀態量，可以通常可以直接檢測到。 如M、V、E等——可以累加，稱為廣延量。 微觀量描述了系統內微觀粒子的化學量。 例如，分子質量m、直徑d、速度v、動量p、能量等微觀量與宏觀量有一定的內在聯系。 例如，二氧化碳的浮力是分子質量撞擊容器壁的平均效應，它與分子質量對容器壁的平均力有關。 重慶交通大學化學系 廣州交通大學化學系 上海交通大學化學系 平衡態是一個理想化的模型，我們主要研究平衡態的力學規律。 假設動態平衡袋被分成體積相同的兩部分。 當達到平衡時，右側的一些粒子越過邊界，但兩側的粒子數量相同。 粒子數是在不受外界影響的情況下，系統宏觀性質不隨時間變化的狀態，稱為平衡狀態。 反之，稱為非平衡態。 討論 大量處于平衡狀態的分子仍然處于熱運動狀態，但由于碰撞，每個分子的速度經常發生變化，而系統的宏觀量不隨時間而變化。 這稱為體內平衡。
重慶交通大學化學系 廣州交通大學化學系 廣州交通大學化學系 宏觀狀態與微觀狀態的關系 可能的狀態數量：4 可能的狀態數量：8 微觀狀態 系統中有 4 個分子。 C(n)表示n個分子在某半袋時可能構型的概率：北京交通大學化學系、廣州交通大學化學系、廣州交通大學化學系1. 一種宏觀態對應多種微觀態 2. 每種微觀態出現的概率相等 3. 最無序的態出現的概率最高 青島交通大學化學系 廣州交通大學化學系 上海交通大學 3. 平衡 系統處于平衡狀態時存在波動的宏觀量，如浮力，不隨時間變化，但不能保證大量分子撞擊容器壁的情況在同一時刻完全相同。任何時候。 這就是所謂的波動現象。 分子數量越多，波動越大。 一個不與外界發生能量和質量交換的系統，經過一定時間后就會達到穩定狀態，宏觀狀態不會發生變化。 此時，系統各部分的宏觀性質是相同的。 松弛時間 北京交通大學化學系 廣州交通大學化學系 廣州交通大學數學系 四． 分子動力學理論的基本假設 1. 分子數量眾多，并且不停地運動。 實驗基礎：擴散現象、布朗運動2、分子之間存在相互作用，分子之間不斷碰撞，碰撞頻率比較高。 分子作小距離直線運動，不存在無碰撞的隨機運動。 3. 總體而言，大量分子的運動滿足統計規律。
廣州交通大學化學系 廣州交通大學化學系 廣州交通大學化學系 熱力學第零定理 空氣溫度和溫標 1.熱力學第零定理 溫度達到熱平衡的系統有一個共同點內在性質——溫度——熱力學第零定理，當A、B與C同時達到熱平衡時，A、B也必然處于熱平衡。 導熱壁熱平衡 重慶交通大學化學系 廣州交通大學化學系 假設溫度測量屬性與空氣溫度呈線性關系 (4) 選擇溫度標準點，同一溫度下的溫度值當溫度計分為不同的測溫質量或者不同的測溫屬性來檢測相同的溫度時，可能會有所不同。 重慶交通大學化學系 北京交通大學數學系 廣州交通大學化學系 3.理想二氧化碳溫標和狀態多項式 理想二氧化碳波義耳定理：在一定量的二氧化碳和一定的濕度下，它的浮力和體積的乘積是一個常數。 理想二氧化碳：嚴格遵循波義耳定理的二氧化碳，即實際二氧化碳的浮力趨于零的極端情況。 重慶交通大學化學系 廣州交通大學化學系 廣州交通大學化學系 二氧化碳的另一種狀態：T，設該溫度下二氧化碳的浮力和體積為二氧化碳氣泡 真空溫標確定為二氧化碳的浮力接近零與二氧化碳的類型無關——理想的二氧化碳溫標。
汞儲存管，液體樣品軟管，重慶交通大學，廣州交通大學化學系，廣州交通大學化學系，廣州交通大學化學系。 溫度的定義（攝氏度） 重慶交通大學化學系 廣州交通大學化學系 廣州交通大學化學系 廣州交通大學化學系 : RT 二氧化碳摩爾質量 理想二氧化碳: 化學系, 廣州交通大學 廣州交通大學化學系 廣州交通大學化學系 1038 玻爾茲曼常數 RTm/Mmol 廣州交通大學化學系 理想二氧化碳微模型 浮力和濕度的統計意義 不規則熱運動，頻繁碰撞 2. 理想二氧化碳分子運動模型 (1) 大小不計 (3) 彈性碰撞 (2) 除碰撞外的自由度 (4) 不計重力的微觀描述 理想二氧化碳 南京交通大學化學系廣州交通大學化學，廣州交通大學化學系，造成單個分子的運動是偶然的。 正是單個分子運動的巧合才使得大量分子的整體呈現出規則性。 這些規律性具有統計平均的意義，稱為統計規律性。
由大量分子組成的二氧化碳體系的統計假設 (1) 二氧化碳處于平衡狀態時分子熱運動知識框架，容器內分子的空間分布平均均勻 dV——體積元（宏觀小，微觀大）系廣州交通大學化學 廣州交通大學化學系 浮力：混合二氧化碳中二氧化碳的某一組分在相同溫度下單獨占據混合二氧化碳原有體積時的浮力。 對于m種組分的混合二氧化碳數密度，表明混合理想二氧化碳浮力的總浮力等于各組分二氧化碳的浮力之和。 重慶交通大學化學系 廣州交通大學化學系 廣州交通大學化學系 理想二氧化碳等概率假說 理想二氧化碳浮力公式 體溫的統計意義 6.2 重慶交通大學化學系廣州交通大學化學如果忽略重力的影響，對于靠近地面的容器中的二氧化碳來說，每個分子出現在容器所包圍的空間中任意一點的機會（稱為概率）是相同的，即也就是說，分子的數密度n處處相同。 在平衡狀態下，每個分子的速度按方向的分布是完全相同的，這就是速度方向等概率的假設。 由上述假設可知，每份份數的平方平均值應相等。 即， 廣州交通大學化學系 廣州交通大學化學系 廣州交通大學化學系， 系廣州交通大學化學系化學系分子作用于壁的浮力公式為浮力公式。 大量分子與壁碰撞產生浮力。 根據速度對所有分子進行分類：該組分子的速度在 區間內 考慮第 i 組分子和 dS 表面碰撞動量增量 dS 重慶交通大學化學系 廣州交通大學化學系浮力公式 dS dt 時間內與 dS 碰撞的分子數量 dtdS 分子動量變化 分子對壁面施加的沖量 dt 時間內與 dS 碰撞的所有分子的沖量