相对论与热学复习课.ppt

相对论与热学 复习课,狭义相对论,掌握狭义相对论两个基本假设 理解洛伦兹坐标变换，狭义相对论的时空观：同时的相对性、长度收缩、时间膨胀。 理解狭义相对论中运动质量、静止质量和动量的概念。了解质量和能量的关系、能量和动量的关系，并能用以分析计算有关的简单问题。,1、在时空变换的具体解题时，经常用下列公式：,2、相对论的能量关系：,热学,一、温度与气体动力学,掌握几个概念：平衡态、准静态过程、可逆过程、 状态参量、过程的状态图（会画） 理想气体状态方程及其相关计算 掌握温度、压强的微观意义和微观解释 掌握能量均分定理与内能的计算 掌握麦克斯韦速率分布的分布图（横、纵轴，区间含义）、函数表达式、三种速度的计算 碰撞次数与平均自由程的含义与相关计算。,二、热力学第一定律,掌握热力学第一定律 掌握等温、等压、等容、绝热过程的特点、参量关系、功、热、内能变化的计算 掌握热容的概念和计算，一般过程功、热、内能变化的计算。 掌握循环过程的特点、功、热、效率计算,三、热力学第二定律,过程进行的方向、热力学第二定律的表述及其微观本质、熵的物理学意义、克劳修斯及玻尔兹曼熵公式,例：在惯性系 S中，某事件 A发生在x1处，2.010-6 s后，另一事件 B发生在 x2处，已知 x2-xl = 300 m。问：（1）能否找到一个相对 S系作匀速直线运动的参考系S，在S系中，两事件发生在同一地点？（2）在S系中，上述两事件的时间间隔为多少？,解：设惯性系S以速度v相对S系沿x轴正向运动，因在S系中两事件的时空坐标已知，由洛伦兹时空变换式，可得,（2）将v值代入式（2，可得,这表明在S系中事件A先发生,例： 若一电子的总能量为5.0 MeV，求该电子的静能、动能、动量和速率。,解：电子静能为,电子动能为,例：氧气瓶的压强降到106Pa即应重新充气，以免混入其他气体而需洗瓶。今有一瓶氧气，容积为32L，压强为1.3107Pa，若每天用105Pa的氧气400L，问此瓶氧气可供多少天使用？设使用时温度不变。,解: 根据题意，可确定研究对象为原来气体、用去气体和剩余气体，设这三部分气体的状态参量分别为,使用时的温度为T,设可供 x 天使用,原有气体的摩尔数：,每天用掉的气体量：,剩余气体的摩尔数：,关系式：,例:（1）在一个具有活塞的容器中盛有一定的气体。如果压缩气体并对它加热，使它的温度从270C升到1770C，体积减少一半，求气体压强变化多少？ （2）这时气体分子的平均平动动能变化多少？,解：,例 就质量而言，空气是由76%的N2，23%的O2和1%的Ar 三种气体组成，它们的分子量分别为28、32、40。空气的摩尔质量为28.910-3kg，试计算1mol空气在标准状态下的内能。,解： 在空气中,N2质量,摩尔数,O2质量,摩尔数,Ar 质量,摩尔数,1mol空气在标准状态下的内能,例:1mol单原子理想气体,由状态a(p1,V1)先等压加热至体积增大一倍，再等容加热至压力增大一倍，最后再经绝热膨胀，使其温度降至初始温度。如图，试求： （ 1）状态d 的体积Vd； （2）整个过程对外所作的功; （3）整个过程吸收的热量。,解：（1）根据题意,又根据状态方程,再根据绝热方程,（2）先求各分过程的功,p,（3）计算整个过程吸收的总热量有两种方法,方法一：整个过程吸收的总热量等于各分过程吸收热量的和。,方法二：对abcd整个过程应用热力学第一定律：,例:某理想气体的p-V关系如图所示，由初态a经准静态过程直线ab变到终态b。已知该理想气体的定体摩尔热容量CV=3R，求该理想气体在ab过程中的摩尔热容量。,解