热学竞赛题ppt课件

即混合气体的压强等于各组分的分压强之和.,实验定律道尔顿分压定律,V、T混合气体的体积和温度.,一、混合理想气体物态方程,气体由n种理想气体混合而成.,第i组分质量Mi，摩尔质量Mmi,分压强pi：与混合气体T、V相同时，这个组分单独存在时的压强.,1,混合气体物质的量,引入平均摩尔质量,各组分质量和,对所有组分求和,令,混合理想气体物态方程,2,二、气体分子的平均平动动能（P182）,3,三、麦克斯韦速度分布律,速度分布指出速度分量分别在,区间的分子数或比率.,速度体积元,速度分布函数,表示速度在附近单位速度体积元中分子出现的概率。,4,Maxwell提出平衡态下，理论上有,Maxwell速度分布律,其中，Ax、Ay、Az和A均为常数，由归一化条件确定。,5,6,速率体积元,代入速度分布式中,由速度分布可以导出速率分布.,7,重力场中分子按高度的分布,四、,m一个分子质量；Mm摩尔质量,n0为z=0处的分子数密度,H2,O2,1,1,T1,T2,（P195，式（12-22）,8,等温气压公式,重力场中的等温气压公式,9,试由玻尔兹曼分布律求旋转体中微粒按径向的分布律。,解,离心力,离心势能,为保守力,微粒按径向的分布律,(设转轴处粒子数密度n0),压强,压强沿径向按平方指数迅速增长,10,五、黏性（内摩擦）现象（P200）,河流中水流的流速分布,黏性现象：流体运动时，层与层之间有阻碍相对运动的现象。,11,A、B沿dS面互施内摩擦力.实验证明,黏度，黏性系数；单位：Nsm-2(泊),气体,12,六、热传导由于物体相邻部分间的温度差引起的能量输运.（P201）,热导率(导热系数)，单位：Wm-1K-1与物质的种类和状态有关,负号表示热量沿着温度降低的方向传递,实验指出dt时间内通过dS沿z轴方向传递的热量为,13,理想气体忽略了分子本身的体积理想气体忽略了分子间的引力,七、范德瓦尔斯方程（P205）,解决真实气体从修正理想气体模型入手,14,1.分子体积所引起的修正,Vm理气分子可自由活动空间.,1mol理气,分子为刚性球,则分子能自由活动的空间体积为,则,b实测与分子种类有关。,Vm-b.b是体积修正量.,1mol理想气体状态方程：,完成了第一步的修正,15,2.分子间引力所引起的修正,令,p内压强,16,令：,a与分子的种类有关，需实际测量,1mol范氏气体,即：,物质的量为的范氏气体,a、b为与分子有关的修正因子。,17,八、多方过程（P228）,n=1等温过程n=绝热过程n=0等压过程n=等容过程,pVn=常量,多方过程方程,(n称多方指数),多方过程曲线,n为一常数。例如汽缸中压缩过程是n=1曲线到n=曲线之间的某个值，即1n的多方过程。,18,九、熵的定义：（P242）,（可逆过程）,对无限小过程,或,dS微小过程中的熵变,T微小可逆过程中的温度,19,积分路径的限制-,对不可逆过程，熵变的计算的方法是：,a.设计一相同初、终态的可逆过程；,b.把熵作为状态参量的函数表达式推导出来，再将初终两态的参量值代入，从而算出熵变。,说明,熵是状态参量,与E、T、p同地位.系统状态确定,熵就确定；,熵定义的是差值，选一参考态的熵值为零；,熵具有可叠加性；,沿可逆过程！,20,熵变的计算,热力学基本方程,若只有体积功,则,21,1理想气体的态函数熵。,解根据pV=RT和dE=Cv,mdT，有,其中S0是参考态（T0，V0）的熵。,若温度范围不大，理想气体Cv,m看作常量，有,这是以（T，V）为独立变量的熵函数的表达式。,22,同样可求出以（T，P）和（P，V）为独立变量的熵函数的表达式分别为,问:用上述公式计算熵变是否能用于不可逆过程?,答:可以,因为熵是态函数.,23,例6-2已知在p=1.013105Pa和T=273.15K下,1.00kg冰融化为水的熔解热为lm=334kJ/kg.试求1.00kg冰融化为水时的熵变.,在本题条件下,冰水共存.若有热源供热则发生冰向水的等温相变.利用温度为273.15+dT的热源供热,使冰转变为水的过程成为可逆过程.,1.00kg冰熔化为水时的熵变为,2相变过程中的熵变,24,解(1)求S水,设计一个可逆传热过程,例31kg的20水用100的炉子加热到100,求S水和S炉子.水的比热cp4.2J/kgK.,(2)计算S炉子,炉子是热库温度是常数,(3)(水炉子)的熵增,25,理想气体向真空膨胀过程,绝热容器，理想气体,初态：V1T末态：V2T,所以E1=E2,选理想气体等温膨胀可逆过程dE=0,熵增加,克劳修斯不等式与熵增加原理,W=0（真空）,26,热力学第二定律的数学表式,系统由初态A经不可逆过程到达末态B，熵增量,不可逆,热力学第二定律数学表式：,“=”可逆过程“”不可逆过程,or,27,热力学系统从一平衡态绝热地到达另一个平衡态的过程中,它的熵永不减少.若过程是可逆的,则熵不变;若过程是不可逆的,则熵增加.-熵增加原理,熵增加原理,又表述为:孤立系统内进行的过程,熵永不减