几个概念
热运动：构成物质的微观粒子永不停歇的做无规则运动，一般情况下微观粒子之间存在相互作用，但对理想气体来说，微观粒子是自由的。
热力学系统：由大量做热运动的微观粒子组成的体系就是热力学系统。
平衡态：热力学系统的各种宏观性质都不随时间变化的状态，一个平衡态可用一些宏观的状态参量来描述，例如温度，压强，体积和内能等。
热平衡：相互接触的热力学系统，经过足够长的时间之后，彼此之间不再有热交换，这种关系称之为热平衡。
热力学第零定律
当
热力学温标
摄氏温标
热力学第三定律
热力学温标的绝对零度不能达到。
根据温度的概念，如果要达到绝对零度，必须保证每一个微观粒子都停下来不动，这很显然不符合热力学的基本假设：热运动是永不停歇的。
理想气体的状态方程
处于平衡态的理想气体，其体积，压强和温度之间的关系如下：
注意，在式 中的量采用国际主单位时 若体积用 ，压强用标准大气压 做单位，则
气体分子的统计规律
a. 速率分布函数
处于平衡态的理想气体的分子的随机变量（位置，速率等）遵循一定的统计规律，设有随机变量
这就是麦克斯韦速率分布律。
b. 三个特征速率
最概然速率
c. 玻尔兹曼分布律
若随机变量
据此可得出地表附近压强随高度的变化规律为
压强与温度的统计解释
理想气体分子的平均平动动能为
温度反映了分子无规则热运动的剧烈程度。据此可知，要使 ，则必须使任何一个分子的速度都变为零，这是不可能的，这就是热力学第三定律。
通过分析大量微观粒子对容器壁的碰撞所造成的平均冲力，得到压强的统计表达式为
压强和温度一样，是一个统计量，而只有大量的微观粒子在一起才具有统计意义，因此只有宏观体系才具有温度和压强，少数几个粒子不具有温度和压强的的概念。
能量均分定理和热力学能
自由度
决定一个物体内部所有质点在空间的位置信息所需要的独立坐标数量。显然，一个质点需要3个坐标，所以自由度是3，那么有
但若物体是刚性的（形状不变），则只剩下最多6个自由度，如下图所示，3个变量确定质心的坐标，3个变量确定相对三个坐标轴转过的角度。也可以理解刚体绕一轴转动，其中2个变量决定轴的方向，1个变量决定体系绕该轴转过的角度。如果刚体又具有对称性，则自由度进一步减少，例如直线型的分子绕轴转动被忽略，因此自由度是5。
能量均分定理
麦克斯韦证明，处于温度
理想气体分子之间没有相互作用，因此分子的动能之和就是理想气体的能量，因此
气体分子的平均自由程
平均自由程是气体分子在连续两次碰撞之间所走的自由路程的平均值
The End
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