大学物理总复习——热学.ppt

热学总结 二 热力学第一定律 三 热力学第二定律 一 基本概念 一 基本概念 温度T 反映物质分子运动的剧烈程度 温标 温度的数值表示 热力学第三定律 热力学零度 绝对零度 不能达到 理想气体状态方程 注 R 8 31 J mol K 普适气体常数 NA 6 023 1023 mol 宏观 热力学第零定律 微观 自由度 理想气体分子平均总动能 单原子分子 双原子分子 多原子分子 单原子分子 双原子分子 多原子分子 单原子分子 双原子分子 多原子分子 理想气体内能 麦克斯韦速率分布函数 概率密度 1 2 3 4 明确表达式的物理意义 气体的三种统计速率 a 最概然速率大小 b 平均速率 c 方均根速率 二 热力学第一定律 表达式 积分式 普适性 任意系统 任意过程 温度变化和热传递的关系 迈耶公式 等值过程绝热过程循环过程 逆 循环 正 开尔文表述 其唯一效果是热全部变成功的过程是不可能的 克劳修斯表述 热量不可能自动地由低温物体传向高温物体 微观意义 1 定性 自然过程总是沿着分子运动更加无序的方向进行 2 定量 自然过程总是沿着系统热力学概率增大的方向进行 任一宏观状态所对应的微观状态数 是分子运动无序性的量度 等概率假设 对于孤立系各个微观状态出现的可能性 概率 是相同的 热力学系统平衡态对应于微观状态数最多的状态 或者说一定条件下的平衡态对应于为最大值的宏观态 热力学第二定律的定量描述 熵增加原理 在孤立系中所进行的自然过程总是沿着熵增大的方向进行 孤立系 自然过程 这是从微观角度引入熵的概念来表示热力学第二定律 问题 非常大 理论上难于处理 可逆过程 无摩擦的与外界进行等温热传导的准静态过程 同时熵增加原理推广为 判断正误 1 物体的温度愈高 则热量愈多2 物体的温度愈高 则内能愈大 Q是过程量 只适用于理想气体 判断正误 1 功可以全部转化为热 但热不能全部转化为功 2 热量能够从高温物体传向低温物体 但不能从低温物体传向高温物体 3 不可逆过程就是不能向相反方向进行的过程 4 气体能够自由膨胀 但不能自动收缩 5 一切自发过程都是不可逆的 致冷机 等温膨胀 热力学第二定律一定要强调 自然过程 自动 自发 不可逆性 自动地 P122一 7一容器内盛有1mol氢气和1mol氦气 经混合后 温度为127 该混合气体分子的平均速率为 A B C D 答 c 练习 P52 有N个分子 其速率分布如图所示 v 5v0时分子数为0 则 A a N 2v0 B a N 3v0 C a N 4v0 D a N 5v0 答 B 答 B P127二 7 质量为6 2 10 14g的某种粒子悬浮于27 的气体中 观察到它们的方均根速率为1 4cm s 则该种粒子的平均速率为 设粒子遵守麦克斯韦速率分布律 P127二 7 设气体分子服从麦克斯韦速率分布律 代表平均速率 vp代表最概然速率 那么 速率在vp到范围内的分子数占分子总数的百分率随气体的温度升高而 增加 降低或保持不变 1 29 10 2m s 保持不变 P127二 15 对于单原子分子理想气体 下面各式分别代表什么物理意义 1 R为普适气体常量 T为气体的温度 2 3 气体内能 气体定体摩尔热容 气体定压摩尔热容 P128二 19 用绝热材料制成的一个容器 体积为2V0 被绝热板隔成A B两部分 A内储有1mol单原子分子理想气体 B内储有2mol刚性双原子分子理想气体 A B两部分压强相等均为p0 两部分体积均为V0 则 1 两种气体各自的内能分别为EA EB 2 抽去绝热板 两种气体混合后处于平衡时的温度为T 3p0V0 2 5p0V0 2 8p0V0 13R 答 D 40J 140J 4 下列各种说法中 哪种是正确的 A 卡诺热机完成一次循环 若对外做功愈多 其效率愈大 B 卡诺热机完成一次循环 若放热愈少 则其效率愈大 C 气体的自由度愈小 卡诺热机的效率愈大 D 高 低温热源的温差愈大 卡诺热机的效率愈大 卡诺热机 理想热机 如何制造高效率的热机 定义了热力学温标 D 3 一定量的理想气体做一次循环经历三个可逆过程 绝热膨胀使体积增加一倍 等容过程使温度恢复为起始温度 最后等温压缩到原来的体积 在此循环过程中 A 气体向外放热 B 气体对外界做正功 C 气体内能增加 D 气体吸热 A P 8 一定量的理想气体向真空作绝热自由膨胀 体积由V1增至V2 在此过程中气体的 A 内能不变 熵增加 B 内能不变 熵减少 C 内能不变 熵不变 D 内能增加 熵增加 答 A P 3 如图所示 一定质量的理想气体 从同一状态A出发 分别经AB 等压 AC 等温 AD 绝热 三种过程膨胀使体积从V1增加到V2 问哪个过程中气体的熵增加最多 哪个过程中熵增加为零 正确的答案是 过程AB熵增加最多 过程AC熵增加为零 过程AB熵增加最多 过程AD熵增加为零 过程AC熵增加最多 过程AD熵增加为零 过程AD熵增加最多 过程AB熵增加为零 答 B P809 一个能透热的容器 盛有各为1mol的A B两种理想气体 C为具有分子筛作用的活塞 能让A种气体自由通过 不让B种气体通过 如图所示 活塞从容器的右端移到容器的一半处 设过程中温度保持不变 则 1 A种气体熵的增量DSA 2 B种气体熵的增量DSB 0 5 76J K 6 已知一定量的理想气体经历P T所示的循环过程 图中各过程的吸热 放热情况为 1 过程1 2是 2 过程2 3是 3 过程3 1是 吸热 放热 放热 P29 一定量的理想气体 从a态出发经过 或 过程到达 态 为等温线 如图 则 两过程中外界对系统传递的热量 是 A B C D 答 A P452 有 摩尔理想气体 作如图所示的循环过程acba 其中acb为为半圆弧 b a为等压线 Pc 2Pa 令气体进行a b的等压过程时吸热Qab 则在此循环过程中气体净吸热量QQab 填入 或 P136一9 一定量的理想气体分别由从初态a经 过程 和由初态 经 过程 到达相同的终态 如 图所示 则两个过程中气体从外界吸收的热量是 A B C D B P138一18 一定量的理想气体如图18 10所示经历acb过程时吸热500J 则经历acbda过程时 吸热为 A 1200J B 700J C 400J D 700J B B P138一19 对于室温下的双原子分子理想气体 在等压膨胀的情况下 系统对外所作的功与从外界吸收的热量之比W Q等于 A 2 3 B 1 2 C 2 5 D 2 7 D P139一26 在图18 14所给出的四个图象中 哪个图象能够描述一定质量的理想气体 在可逆绝热过程中 密度随压强的变化 答 D P170一3 理想气体和单一热源接触作等温膨胀时 吸收的热量全部用来对外作功 对此说法 有如下几种评论 哪种是正确的 A 不违反热力学第一定律 但违反热力学第二定律 B 不违反热力学第二定律 但违反热力学第一定律 C 不违反热力学第一定律 也不违反热力学第二定律 D 违反热力学第一定律 也违反热力学第二定律 答 C 2 1mol