《大学物理下册复习》..docx

气体动理论/热力学基础Ⅰ.定义、公式及定律准静态过程：除初/末态以外每一个中间态都是平衡态的过程。（无限缓慢进行的过程）非准静态过程：中间态出现平衡态的过程。（首先应分析题目中气体宏观变化过程是准静态还是非准静态。）热力学第零定律：如果两个热学系统中的每一个都与第三个系统的某一平衡态处于热平衡，则此两系统也必定处于热平衡。（关于温度）热力学第一定律：系统从外界吸收热量 Q；系统对外界做功 A；系统内能增量 ΔE； Q=A+ΔE→（关于能量守恒）热力学第二定律：（克劳修斯表述）热量不可能自动地从低温物体传向高温物体。理想气体状态方程 ；采用国际单位制其中阿伏伽德罗常量 NA=6.02×10^(23) /mol为物质的量气体普适常量R=8.31J/(mol·K) 波尔兹曼常量 K=R/NA =1.38×10^(-23)J/K则有； M为摩尔质量气体（单个）分子平均平动动能气体压强公式为分子质量；为分子数密度能均分定理：t为平动自由度，r为转动自由度，s为振动自由度包含N个分子的气体内能 *//* 课件上为，为分子动能集合麦克斯韦速率分布律:在温度为T的平衡态下，理想气体分子速率在v~v+dv之间分子数概率密度其中 分子最概然速率分子平均速率分子方均根速率气体对外界做功 (准静态)(非准静态)系统体积变化v1→v2，增量Δv，为外界压强(取恒量)；热容量 摩尔热容 比(质量)热容 摩尔定压热容量摩尔定容热容量迈尔公式 等容过程:体积不变；对外不做功；吸收热量全转化为内能等温过程:温度不变；内能无变化；吸收热量全部对外做功等压过程:压强不变不论是否为准静态过程，内能增量绝热过程(包括准静态和非准静态):热交换为0；绝热过程方程(注意只用于准静态过程);;;绝热过程做功 热机效率卡诺循环:等温吸热-绝热膨胀-等温放热-绝热压缩 制冷机(考虑将卡诺循环机作反向循环)制冷系数；卡诺制冷机克劳修斯等式沿任意可逆循环过程积分熵增(克劳修斯熵):熵增原理:绝热系统熵永不减少熵的统计表述(波尔兹曼熵): 波尔兹曼公式热力学概率Ω平均自由程、平均速率、平均碰撞次数满足 附：注0：孤立系统（与外界既无能量交换又无质量交换）封闭系统（与外界有能量交换但无质量交换）开放系统（与外界既有能量交换又有质量交换）热力学平衡态指没有外界影响系统不再发生任何宏观变化的状态。（由于气体每个平衡态都有确定的p,V值，故可以与参量空间里的点对应。这些点连接得到过程曲线。而非平衡态各量都1.空间上分布不均匀2.随时间变化，无法用参量空间的点来表示）注1：热力学第零定律的意义有①热平衡系统各自宏观参量不再变化②热平衡系统吸收/放出热量平衡③两系统间的热交换停止④定义了温度温度T=t+273.15 T单位为开尔文；t单位为摄氏度Q A是过程量，E是状态量注2：理想气体是严格遵守波意耳定律pV=CT的气体，判断条件是压强极小，温度很高，且注意此时气体质量/物质的量不变理想气体的简化力学假设:它是由大量刚性的自由质点组成的系统；不计分子重力与分子间相互作用；满足动量与机械能守恒，其分子运动服从牛顿定律理想气体分子运动统计假设:不能人为限制气体分子运动的速率；分子按空间位置分布是均匀的；在平衡态时，分子沿任何方向运动的机会均等例如注3：温度是理想气体分子群体运动动能的表述，反映大量分子的运动激烈程度，但不能描述单个分子的运动，对单个分子没有意义温度表征的微观量:分子速率方均根注4：确定自由度的气体分子内能是温度的单值函数自由度（确定空间位置的独立坐标数）i=t+r+s 其中t为平动自由度，r为转动自由度，s为振动自由度。因为谐振动平均振动动能与平均振动势能相等，故取i+s分子类型单原子分子刚性双原子分子刚性多原子分子自由度（s=0）356注5：对于相同的速率间隔，出现在最概然速率附近的分子数最多分布函数f(v)是归一化的对于一定温度，速率分布函数只与分子质量即气体种类有关任意与v有关的微观物理量注6：定义气体的热容比考试常规默认其不随温度变化有时热交换不引起系统本身温度变化，比如相变（吸收潜热发生熔化凝固气化液化等等）注7：绝热过程方程只需记忆一个，其余式子代入状态方程即得绝热过程方程不适用于非准静态过程，因为推导中用了状态方程绝热线比等温线更陡峭注8：顺时针为正循环，逆时针为逆循环；吸热Q_1大于放热Q_2卡诺定理:不可逆机热效率注9：熵只与状态有关，但不可逆系统不能直接应用克劳修斯公式，此时不可逆系统熵增计算应用可逆过程连接两状态计算(除非是不可逆绝热过程)对于n个组合，组合内有N个分子克劳修斯熵与波尔兹曼熵是等价的Ⅱ.例题P38 例10-4P50 例10-10P59 10-1105-06 1(用vp表示的麦克斯韦速率公式)，2(由定义知)07-08 113-14 3