20171127公共基础-公开课-第5讲-西张带你秒杀热力学考点-西张老师_W

1、物理学网络授课课后视频及时答疑专有题库公共基础免费群378512761气体状态参量；平衡态；理想气体状态方程；理想气体的压强和温度的统计解释； 自由度；能量按自由度均分原理； 理想气体内能；平均碰撞频率和平均自由程； 麦克斯韦速率分布律；方均根速率； 平均速率；最概然速率；2公共基础免费群378512761 功； 热量； 内能； 热力学第一定律及其对理想气体等值过程的应用； 绝热过程； 气体的摩尔热容量； 循环过程； 卡诺循环； 热机效率； 净功； 制冷系数； 热力学第二定律及其统计意义； 可逆过程和不可逆过程。公共基础免费群3785127613公共基础免费群3785127614公共基础免费群

2、37851276151.平衡态在不受外界影响的条件下，系统的宏观性质将不随时间变化，而具有确定的状态，我们把系统所处的这种确定状态，称为平衡态2.状态参量气体的状态参量：体积V：是指气体分子所能达到的空间，实际上也就等于容器的容积，但它 不是所有气体分子本身的总和。气体体积的单位是立方米（m3）或升（L）。 压强P：是指气体作用在容器器壁单位面积上的正压力，是气体分子对器壁碰撞的统计平均表现。压强的单位是帕斯卡（Pa）或牛顿/平方米（Nm-2）；有时用标准大气压（atm）和厘米（mmHg）单位。高（cmHg）、毫米高公共基础免费群37851276162.状态参量 温度T：它是物体内部大量分子无

3、规则热运动剧烈程度的量度，在物理学中常用的有两种温度，一种是热力学温度 （或称绝对温度）单位是开尔文（K），另一种是摄氏温度 ，单位是，两者关系是T=t+173.15 。1.在压强不太高（与大气压比较），温度不太低（与室温比较）的情况下，理想气体状态方程PV = M RT(2.1-1)m式中，M是理想气体的质量；是气体的摩尔质量；R是气体普适恒量， R = 8.31 J (mol K )。公共基础免费群37851276172.理想气体状态方程的应用（1） 等量代换是理想气体状态方程最为广泛的应用形式，尤其在选项中常以方程左项代替方程右项，或者用方程式右项来代替方程左项，大家注意灵活应用，典型的

4、例题是2013年28题。（2） 结合热力学第一定律对理想气体等值过程做定性分析，一定量的理想气体，对理想气体状态方程可做如下变PVPV= M R = 恒量，例如一定量的理想气体，压强一定时，温m=换 ：11 1T2 2T2度和体积之间的关系；温度一定时，压强和体积之间的关系；体积一定时，温度和压强之间的关系；典型的例题是2013年27题。公共基础免费群37851276183. 什么样的气体是理想气体？ 理想气体实际上是不存在的，它只是实际气体的初步近似。在一 般温度和较低和压强下气体氢、氧、氮、氦等都可视为理想气体。 4. 理想气体状态方程的另一种常用表达形式P=nkT(2.1-2)k = R

5、=1.3810-23J/K，上式表达了气体压强同气体分子数密度和温度见NA的定量关系，不同种类的气体，n和T相同，则压强相同，注意这里容易出判断题。公共基础免费群37851276191.理想气体微观模型特征：（可作为选择题出现）（1） 分子本身的大小比起分子间的平均距离来，要小得多，可以忽 略不计，故可将气体分子视为质点。（2） 分子与分子间或分子与器壁间的碰撞是完全弹性的。（3） 除碰撞外，分子与分子之间，分子与器壁之间的作用力可以忽 略不计，重力的影响也可略去。（4） 当气体处于平衡状态时，分子沿各方向运动的机会是均等的， 没有任何一个方向上气体分子的运动比其他方向更为显著。公共基础免费群

6、378512761102.理想气体的压强公式（统计平均方法）1323nvp =nm u=2（2.1-4）n为单位体积内分子数， m为分子质量，u 2 为所有分子速率平方的平均值，v 为分子平均平动动能，由上式可知，压强与分子数密度成正比， 与气体分子热运动的平均平动动能成正比。3.温度的微观意义 32v=(2.1-5)kT11公共基础免费群3785127613.温度的微观意义气体分子的平均平动动能只与温度有关，不同种类的理想气体分子的平 均平动动能在相同的温度下都是相同的，温度越高，分子平均平动动能越大，温度是气体分子平均平动动能的量度。该部分知识往往结合自由度及理想气体内能进行命题，是历年考

7、察的重点内容，典型的例题是2013年25题。12公共基础免费群3785127611. 分子自由度：单原子分子有3个平动自由度，i=3，典型气体，氦 气；刚性双原子分子有3个平动自由度和2个转动自由度，i=5，典型气体,氧气、氮气；三个或三个以上的原子组成的分子有3个平动 自由度和3个转动自由度，i=6，典型气体，二氧化碳气体。2. 能量按自由度均分定理：对于处于平衡状态的大量气体分子整体而言，各个时刻的平均值是不变的，分子的每一个自由度都具有相kT同的平均动能，其大小都等于。213公共基础免费群3785127613. 理想气体的内能就是它的所有分子的动能之和（忽略了其它形式的能量的原因略去）。

8、4. 质量为M，摩尔质量为的理想气体的内能（总动能）MiE =RT（2.1-7）m 2注意此方程极有可能用理想气体状态方程代换。理想气体的内能只是温度的单值函数，理想气体处于一定的平衡态，就具有确定的内能。14公共基础免费群378512761例题1.一瓶氦气和一瓶氮气它们每个分子的平均平动动能相同，而且都处于平衡态，则它们：（）。（A） 温度相同，氦分子和氮分子的平均动能相同（B） 温度相同，氦分子和氮分子的平均动能不同（C） 温度不同，氦分子和氮分子的平均动能相同（D） 温度不同，氦分子和氮分子的平均动能不同15公共基础免费群378512761答案解析： “气体分子的平均平动动能只与温度有关”，题干中氦气和氮气每个分子的平均平动动能相同，因此氦气和氮气的温度相同。氦气属于单原子气体分子有3个自由度，氮气属于刚性双原子气体分子有3个平动自由度和2个转动自由度，共计5个自由度，由能量按自由度均 分定理，可知一个氦气分子的平均动能为 ，一个氮气分子的平均动能为 ，因此二者的平