大物方法热学.ppt

1、1,大 学 物 理 方 法,2,例：理想气体多方过程方程,摩尔热容,消dT,解:演绎法,3,等压,等温,绝热,等体,4,例: 某理想气体的摩尔热容随温度按C = T 的规律变化, 为一常量. 求此理想气体1mol的过程方程式.,解:,5,例: 一定量理想气体的摩尔热容随温度按,求此理想气体的过程方程.,解:,积分、化简,6,应记忆公式,最概然速率,平均速率,方均根速率,平均碰撞频率,平均自由程,7,例:大容器、T、气体分子质量m.在薄壁开小孔面积S.测得1s流出的气体质量M。求容器内的压强。设容器外为真空。,解：简单近似,严格推导,8,输 运 过 程,三种迁移现象:动量,能量,质量.,温度梯度

2、,用分子运动论解释, 热导率(导热系数),密度梯度,D 扩散系数,定性解释,1.热传导现象,2.扩散现象,(能量输运),(质量输运),9,由气体动理论可导出,影响扩散的因素分析,由,可见温度越高,压强越低,扩散进行得越快.,10,例:1mm厚的一层空气可保持20K的温差,若改用玻璃仍要维持 相同的温差,而且使单位时间单位面积通过的热量相同,玻璃的 厚度应为多少? 假设二者的 温度梯度均匀,并已知: air=2.3810 -2W/(mK) ; glass=0.27W/(mK),解:,对空气层传热:,对玻璃传热:,11,例：矩形保温容器，两端导热系数 不同.要求保温性能相同.,dA/,dB=?,1

3、2,例：蒸汽管内,外半径 r1=16cm,r2=18cm.管内维持302C,管外表面维持20C. 求每米每小时损失的热量.,?,任意半径的柱面Q =C,不是常量!,13,由边界条件,C1与下面计算无关,14,15,例：在两端绝热封顶，半径 R2=7.5cm的长容器筒内,同轴 地固定着半径R1=5cm的长铀棒，两者之间夹着一层空气。 设整个装置与周围环境间已处于热平衡状态，筒壁与环境 温度同为T2=300k.铀因裂变在单位时间、单位体积内产生 的热量为,热导率为,（1）计算单位时间、单位长度铀棒因裂变产生的热量Q.,空气的热导率为,（2）计算铀棒外表面温度 T1 ；ln1.5=0.405,（3）

4、计算铀棒中央轴处温度 T0 ；,（4）计算筒内R1处空气密度 与R2处空气密度 间的 比值 。,16,热平衡时，通过半径 r 的单位长度空气柱面向外输送 热量为,（3）取r R1的单位长度铀柱面，热平衡时有,解：,（1）,（2）,得,得,则,17,解：,（4）,得,n:分子数密度,因此,18,例:实验测得波谱的m=490nm,若将太阳视为黑体,试计算(1)太阳单位表面积上所发射的功率,(2)地球表面阳光直射时单位面积受到的辐射功率,(3)地球每秒接受的太阳辐射能.(已知太阳半径Rs =6.96108m,地球到太阳的距离d = 1.496 10 11m.),解:根据维恩位移定律 Tm=b 得,再根据斯特藩-玻尔兹曼定律,19,M0即太阳单位表面发射的功率, 太阳辐射的总功率,太阳辐射的总功率分布在以太阳为中心的球面上,由于d RE,故地球可看作圆盘接受辐射,地球表面单位面积接受的功率,20,斯特藩-玻尔兹曼定律,21,例: 接上题 的结论,在地球表面太阳光的强度为(保守一点),一太阳能