大学物理热学复习.ppt

1、1.什么是平衡状态和状态参数？什么是准静态过程和过程曲线？2。理想气体的状态方程，3。理想气体的压力和温度公式及其微观本质？m:气体质量kg；M:摩尔质量kg/mol V:体积(M3，L) R:气体通用常数(8.31J/molK) 1L=10-3m3 p:气体压力N/m2 (Pa)，气体摩尔数，例如，某一气体，那么气体质量密度，=？例如，在一个容积为10-2m3，装有100克气体的容器中，如果气体分子的均方根速率为200米/秒，则气体的压力为，a .单原子分子，(平移自由度)，b .双原子分子，刚性分子，非刚性分子(在高温下)，因为此时振动的自由度是“开放的”，4。分子自由，5。根据自由原则，

2、能量被平均分配。每个分子的平均动能等于一个分子的总动能。振动证明了一个周期内共振的平均振动势能和平均振动动能是相等的。对于具有一个振动自由度的分子，一个分子的平均总能量应该是：对于具有一个例子的分子：单原子分子气体氦、氖、氩，双原子分子气体H2、O2、N2，常温及以下，高温(振动自由度开放)，8。理想气体内能和摩尔内能，例如：在一个容积为2.010-3m3的容器中，有一个刚性双原子分子理想气体，其内能为6.75102J(1)计算压力；(2)分子总数为5.41022。计算分子的平均平移动能和气体的温度。实践证明，水蒸气在同一温度下分解为氢和氧，即H2O 2 O2/2，即在同一温度下，1摩尔水蒸气

3、可以分解为1摩尔氢和1/2摩尔氧，并计算这一过程中的内能增量，不考虑振动自由度。气体分子速率分布函数的物理意义，速率出现在单位速率区间V附近的概率，每一分子在单位速率区间V附近的分子数的dNv与分子总数的比值，例如，简单解释下列种类的物理意义：m气体质量，m气体摩尔质量， 分子在一个自由度上的平均动能或平均振动势能、分子的平均平移动能或单原子分子的平均能量、分子的平均总动能、一摩尔刚性分子的理想气体的内能、一摩尔刚性分子的理想气体的内能、一摩尔单原子分子的理想气体的内能、和自由振动。 回答问题(1)气体中分子的速度在VV区间内的概率是多少？(2)一个分子具有最大概率的概率是多少？(3)如果气体

4、中所有分子在某一时刻的平均速度是，那么如何考虑一个分子在很长时间内的平均速度呢？(4)高尔顿板实验解释了什么？导体中自由电子的运动可以被视为类似于气体分子的运动。因此，导体中的电子通常被称为电子气体。假设导体中有N个自由电子，电子的最大速率为。电子的速率出现在v v dv中的概率是：其中它是常数，1)写出电子气体中电子的速率分布函数，2)计算常数A，3)根据归一化条件画出速率分布曲线，4)计算平均速率的平均值和速率的倒数，5)计算电子的平均动能。注意：很明显，已经发现6)找出里面的电子数。练习：该图显示了当温度为和(T1T2)时，分子数为n的理想气体的速度分布曲线。假设两条曲线相交处的速度为v

5、0。如果阴影区域是s，那么在两个温度下，气体分子运动速率小于v0的分子数之间的差异是多少？因为曲线下的面积是1，所以在两个温度下气体分子速度小于的分子数之差是练习2:有N个质量为mf的同种气体分子，速度分布如图所示。(1)解释曲线和横坐标所包围的区域的含义；(2)a的值由n和v0表示；(3)速度在v0/23v0/2之间的分子数，(4)分子的平均平移动能，11。对于任何关于分子速度v的函数g(v ),其统计平均值为12。分子的平均碰撞水平和平均自由程，13。三种常见的运输过程是什么？微观上，气体中的热传导是由分子热能传递引起的，气体中的摩擦现象是由分子定向动量传递引起的，气体中的扩散是由分子热运

6、动过程中的质量传递引起的。如果积分的速率为0，分母值为1，v v dv区间速率的分子与总分子之比，v1 v2区间速率的分子与总分子之比，以及v1 v2区间速率的分子数。速率在15左右的单位速率区间内的分子数与分子总数之比，或：对于每个分子，速率出现在15左右的单位速率区间内的概率。热力学第一定律，即E系统的内能，规定：Q系统从外部吸收的热量A系统的外部功，功表达式，热表达式，16。热容量的定义。DQ在定义公式中把系统吸收的热容量定义为恒压下的摩尔热容量和定容下的摩尔热容量，迈耶公式，对于单原子分子气体，刚性双原子分子气体，非刚性双原子分子气体，刚性多原子分子气体，绝热线，等温线，例：理想气体经

7、验12；12；12点时的热容量是多少？(1) bca是理想气体绝热过程，b1a和b2a是任意过程，那么气体在上述两个过程中做功和吸热的情况就是这个问题的答案有问题。b1a过程()是热的，并且()工作；B2a过程()是热的，在做()功，(1)正循环过程b1acb，反循环过程b2acb，(2)一定量的理想气体从平衡状态a变为b，并且它们的压力相等，那么在a和b之间，无论气体经过什么过程，气体都必须()(a)在外部做正功(b)有内能让我们找一个例子。这个问题的目的是强调热量和功的内能增量与过程无关。在理想气体的几个准静态等效过程中，QAC=0，AAC=0，Q，A，E，18。对于释放到高温热源的热量，

8、理想气体卡诺循环的效率，等温、定容、定压、绝热、热量的表达式，第一定律，例：一定量的单原子理想气体安装在一个封闭的气缸内，气缸内有一个可移动的活塞(活塞与气缸壁之间没有摩擦，也没有漏气)。假设初始压力p1=1.013105Pa帕，体积V1=1.00升，气体在等压下加热，直到体积是原始体积的两倍，然后在等压下加热，直到压力是原始压力的两倍，最后绝热膨胀，直到温度下降到初始温度。(1)在p-V图上显示整个过程；(2)整个过程中气体内能的变化；(3)气体在整个过程中所做的功；(4)气体在整个过程中所吸收的热量，(1)、(2)、(3)根据热力学第一定律，热量在整个过程中的吸收和做功Q=A，等压过程，等容过程，绝热过程，(4)例如，一台卡诺循环热机，高温热源的温度是100JK，(1)低温热源的温度；(2)该循环的热机效率。热力学第二定律的两个表达式，热二的本质？微小可逆过程，沿1和