注册工程师执业资格考试普通物理之热学

----考前辅导考试大纲热学气体动理论热力学波动学光学（波动光学）注册工程师执业资格考试普通物理1第一部分气体动理论引论1.揭示热现象的微观本质2.了解分子运动的微观规律1.大量分子频繁碰撞,分子的速率和运动方向不断改变研究分子运动的目的：对分子运动的认识（微观图景）2.分子不停地作无规则运动即每一瞬间，分子的运动方向和速度大小都是随机的，可以取任何值。3.大量分子运动有统计规律2一、理想气体1．状态参量质量M[kg]摩尔质量=分子量压强P[Pa---帕斯卡]体积V

温度T或32、一定量理想气体状态方程表达式1：普适气体常量表达式2：表达式3：分子数密度玻兹曼常数4二、宏观量的微观本质1、压强分子数密度分子平均平动动能宏观量微观量2、温度T宏观量微观量温度唯一地与分子平均平动动能相联系53、能量均分定理理想气体的内能如果气体分子有i个自由度，则分子的平均动能为理想气体的内能=所有分子的热运动动能之总和自由度i确定分子位置所需的独立坐标数。刚性气体分子单原子分子双原子分子多原子分子6答：B例1某容器内贮有1mol氢和氦，设各自对器壁产生的压强分别为和，则两者的关系是提示：都是1mol都在同一容器内7例2两种理想气体的温度相等，则它们的①分子的平均动能相等。②分子的平均转动动能相等。③分子的平均平动动能相等。④内能相等以上论断中，正确的是A.①②③④B.①②④C.①④D.③答：D平均动能=平均平动动能+平均转动动能8例3答：A

压强为ｐ、体积为Ｖ的氦气（视为刚性分子理想气体）的内能为：（Ｃ）ｐＶ．（Ｄ）3ｐＶ．

（Ａ）ｐＶ．（Ｂ）ｐＶ．91、分子的速率分布律平衡态下的气体系统中，分子速率为随机变量。可以取任何可以取的值。三、分子运动的微观统计规律但分子的速率分布，却是有规律的。表示在一定的温度下，速率在100m/s~200m/s区间内的分子数占总分子数的百分比多次统计，此百分比不变概率密度百分率=概率12

速率100m/s10（1）任一小段曲线下面积（2）曲线下总面积1分子出现在区间内的分子数与总分子数的百分比分子速率分布函数112.三种速率统计值(1)最可几速率（最概然速率）在一定温度下，气体分子最可能具有的速率值。分子分布在附近的概率最大。(3)不必记12(2)平均速率:大量分子速率的算术平均值(3)方均根速率都与成正比，与成反比133.分布曲线与温度的关系温度越高，分布曲线中的最概然速率增大，但归一化条件要求曲线下总面积不变，因此分布曲线宽度增大，高度降低。T2T114答：（E）f(v)v02000例4(A)2000m/s(B)1500m/s(C)1000m/s(D)800m/s(E)500m/s氢气和氧气在同一温度下的麦克司韦曲线如图，氧气分子的最可几（最概然）速率为15气体分子平均碰撞次数和平均自由程气体分子在连续两次碰撞之间自由通过的路程。在单位时间内分子与其他分子碰撞的平均次数。分子自由程():碰撞频率():平均自由程与分子的有效直径的平方和分子数密度成反比当温度恒定时,平均自由程与气体压强成反比16从能赤量观国点研起究搅机械饱运动谎与热俘运动假的相肺互转夜化问竿题一、进基本漠概念1、候热力令学系猾统：固、戏液、没气态纲物质外界逢：作俱用于躲热力绍学系绵统的椒环境2、椒准静箱态过泳程:系统叼所经悦历的遍中间找状态棍都可近似阔看作平衡押态（申过程洁无限躬缓慢勿）3、四种蒸特殊喇过程传：等磨温、码等压航、理想气体重点拢:热力辈学第限一定荣律等容术、绝活热系统第二给部分计热力轰学174.服准静候态过幻玉程的周P-细--待V图(1竟)用戴P-张--居V坐秃标系劣中的轨曲线辆代表坚状态附变化享过程卸--屿--接准静露态过道程曲线葡上每释一点墙代表诊一种旗状态（2翅）等船温过盏程双曲黎线即PV112p.VV等温过程.T升喂高，废曲线贸向远镰离原渡点的目方向半移动18（3骨）等授压过炒程（4村）等呈容（灿等体故）过格程PVpVPV绝热绝热P大P小（5鲜）沃绝勒热坟过个程绝热绝热膨胀中PVT19特征鞠：（1）系统漂不与痕外界励交换尤热量付的过殊程。即不宝吸热唇，不券放热流。（2过）P验,V蛇,T龄三量角均改应变绝锣热川线在A鹊点绝质热线桶比等凝温线当陡!PVO绝热与等到温线曲比较等温陡!A20二、高功、诊内能臣增量碗、热辉量当活岛塞移僻动微骆小位氧移d液x时脏，气啦体所暂作的络元功骑为：系统灯体积缩慧由V1变为V2，所作PS总功胀为：（1刑）普践遍情慰况1、铃气体邀作功A21讨论系统覆对外席作正划功；系统勤对外胃作负光功；系统干不作雁功。气体认作功湖通过戒体积民变化王而实壁现由定招积分旨的几咽何意突义可唉知，流功的欲大小骨等于衬P—充V壶图上躁过程有曲线残P=臭P(槽V)盖下的匆面积借。外界烧对系予统作勤功22（2危）等捧容过快程PV体积妹不变功（3耻）等压桨过程PVp作功（4霞）等温突过程121pVV23比较循a索,竭b边下的沃面积通可知粱，功的卡数值板不仅呜与初闲态和娘终态岂有关饼，而蛾且还北依赖膛于所谁经历漫的中熊间状不态，功与两过程幕的路葬径有见关。（功是信过程爆量）(5劲)功捕与所警经的昂过程缩慧有关242、肝内能立增量气体给定，则确定。只取决于气体的初、终状态，与所经过程无关。123、热量蛇Q热量拍的含虎意：蛮高温埋物体禁与低贿温物冶体接左触时组，它宴们之判间传熄递的信那部滨分内帐能热量美是过降程量仗,与则气体求所经洲过程踢有关予。25三、诉热力激学第兼一定思律AAQ>酬0碎吸劣热Q<种0售放热系统从外界吸热Q，一部分使系统的内能增加,另一部分使系统对外界作功A.EE26热力槽学第贡一定叼律在嫌三个颗等值投过程做及绝障热过傻程中载的应硬用过程状态变化特征能量关系特征等容等压等温绝热普遍公式特殊公式P,调V,慈T均砖变27例1有两个相同的容器，一个盛有氦气，另一个(A)9J(B)15J(C)18J(D)6J盛有氧气（视为刚性分子）开始它们的压强和温度都相同，现将９Ｊ的热量传给氦气，使之升高一定的温度，如果使氧气也升高同样的温度，则应向氧气传递热量是“９率Ｊ的财热量土传给红氦气盘”是巷什么解过程颤？绝热栗等落温眠等压菊等容答：彼B28例2在室温条件下，压强、温度、体积都相同的氮气和氦气在等压过程中吸收了相同的热量，则它们对外作功之比为A．

5/9B．5/7C．1/1D．9/5又即答：际B29四、凯循环胖过程妥：系铅统经娘历一察系列野变化盐后又管回到沫初始晚状态餐的整还个过汽程叫文循环勿过程滑，简选称循宰环。1、柜循环再过程缘瑞的特禾点：（2贿）P统-V立图上饶为一昆条闭何合曲霜线（1潜）系统筝循环壁一周恨，内忘能不陷变E功=0热机燃--百--习正循搁环-哑--规-顺祸时针致冷始机-横--爆-逆葱循环店--唤--六逆时才针PVabcd正PVabcd逆2热饲机效炼率：（3）循环曲线包围的面积30由两通等温两过程尤和两究绝热赢过程亡组成其热祥机效贫率为4卡摄诺循失环0T12T绝热线VP3制山冷系书数：其制鄙冷系国数为31c提示约：画酸P-垮V图<0(A召)ba（B）气体对外界净作的功为正值。（C）气体从外界净吸的热量为正值．（D）气体内能减少．（A）气体从外界净吸的热量为负值．回到起始状态．则在此循环过程中例3一定量的理想气体，起始温度为Ｔ，体积为Ｖ．后经历绝热过程，体积变为２Ｖ．再经过等压过程，温度回升到起始温度．最后再经过等温过程V2V?PV32五、慈热力眼学第剑二定理律（1江）表论述之融一：剩不可绕能制乖成一眠种循塘环动朗作的京热机钓，，森只从功单一闪热源尚吸取液能量趁，使虽它完辅全变于成有区用功予，而锄不产奋生其帐它影红响。樱（开脸尔文滩表述棕）等温晓过程可使鹊吸的桌热全洽部用肺来对叹外作窗功,但它燃不是弊循环冈过程雷.注意（2挡）表过述之台二：热量不可模能自发获地由低软温物悄体传皮到高砖温物现体。代(克榜劳休予斯表绩述)借助济于致码冷机当然志可以平把热送量由芳低温贯物体摇传递怜到高研温物送体，循但要桌以外亡界作盾功为犬代价恒。注意问题：热机效率可否等于1即33★热姓力学悼第二凤定律邪的重究大意距义（1）热机（2虾）第跟二类齿永动炊机不开可能（3能）揭星示了羽自然爆界一巡寿条重赔要规抗律：践即含蹦热现窄象的更过程充是不伙可逆徒的。乞某些鞋过程睛只能雪沿单康一方龟向进糊行。可逆高过程徒:弦在系货统状车态变杰化过碗程中悟,如景果逆烛过程休能重复正财过程庄的每密一状砌态,歇而不强引起侨其他羡变化习.可逆浅过程烧是一芬种理慎想的炊极限盈，只饥能接蓝近，末绝不能真乳正达胁到。因为偏，实盖际过墨程都厕是以点有限体的速度进援行，智且在柴其中率包含笛摩擦是，粘朵滞，夕电阻检等耗散因绳素，奔必然次是不紫可逆魔的。34经验果和事旱实表韵明，自然荣界中任真实迹存在迁的过厕程都是按碰一定史方向达进行须的，较都是勒不可鸦逆的。气体展的自氏由膨胀且是不冤可逆的.