一、基本概念

　　(一)平衡状态

　　分子物理和热力学中常把所研究的大量分子所组成的物体(气体、液体或固体)称为热力学系统或简称系统。

　　平衡态：在没有外界影响的条件下，系统内各处宏观性质(压强P、体积V、温度T)处处均匀且不再随时间变化的那个状态称气体处在平衡态。热力学平衡态是一种动态平衡，称之为热动平衡。

　　(二)平衡过程

　　当系统和外界有能量交换时，系统的状态就会发生变化。系统从一个平衡态到另一个平衡态的变化过程，称为状态变化过程，简称过程。如果系统状态变化所经历的所有中间状态都无限接近平衡状态，这个过程称为准静态过程(或平衡过程)。

　　任何平衡过程在P-V图上都可用一条直线或曲线表示。

　　(三)状态参量

　　用来描述气体处在平衡态时的宏观状态(压强、体积、温度等)的物理量。状态量(如P、V、T)的函数称为状态函数(如内能E、熵S等)。

　　压强 P：作用于容器器壁单位面积上的压力，是大量气体分子与器壁碰撞的宏观表现和平均效果。单位：Pa，与标准大气压(atm)和厘米汞高(cmHg)间的关系：

　　1atm=1.03×105Pa, 1cmHg=1.33×103 Pa

　　温度 T：是大量气体分子平均平动动能的量度，也是分子热运动剧烈程度的量度。

　　单位:开尔文(K)，热力学温度T和摄氏温度toC的关系：

　　T=t+273.15

　　体积 V：分子无规则热运动所能达到的空间。单位:m3，对理想气体(忽略分子本身大小)就是容器的容积。

　　(四)气体分子的热运动及其基本特征

　　所有物质(包括气体)的分子都在永不停息的作无规则的热运动，这种运动的剧烈程度随温度变化。

　　气体分子的热运动的特征在于气体分子之间的相互碰撞，连续的两次碰撞之间，分子可看作自由运动。单个分子的速度大小和方向以及两次碰撞之间所走过的自由路程的长短都是不断变化的。大量分子呈现一幅纷繁动乱的图景，但它们遵循一定的统计规律。

　　(五)理想气体的微观模型

　　1、分子本身的线度，比起分子之间的距离来说可以忽略不计。可看作无体积大小的质点。

　　2、分子之间以及分子与器壁之间的碰撞是完全弹性的，即碰撞前后气体分子动能守恒。

　　3、除碰撞外，分子之间以及分子与器壁之间无相互作用。

　　4、统计性假设：沿各个方向运动的分子数相等，分子沿各个方向的分量的各种平均值相等。

　　(六)气体分子的自由度(i)

　　自由度：描述物体位置所需的最少坐标数。

　　单原子分子：可看作质点，只有平动，i=3

　　刚性双原子分子：3个平动自由度，2个转动自由度，i=5

　　刚性三原子以上分子：3个平动自由度，3个转动自由度，室温情况下绝大多数气体分子不考虑振动则总自由度为i=6

　　(七)理想气体的内能

　　气体分子热运动的动能(包括平动、转动和振动的动能)和分子之间的相互作用势能的总和称为气体的内能。

　　理想气体的内能：系统内全部分子(刚性分子)的动能之和。