热力学基础,物理竞赛技术总结.ppt

引言 宏观描述方法与微观描述方法;二、宏观描述方法与微观描述方法;2、微观描述过程：统计物理学;11－1 平衡态、理想气体物态方程 ;（4）化学参量（如：混合气体各化学组的质量和物质的量等） （5）电磁参量（如：电场和磁场强度，电极化和磁化强度等） 　气体的体积V是指气体分子无规则热运动所能到达的空间。通常容器的体积就是气体的体积。 　压强P是大量分子与容器壁相碰撞而产生的，它等于容器壁上单位面积所受到的正压力。常用的压强单位有： （1）SI制的帕斯卡 Pa ：1Pa=1N·m-2。 （2）厘米水银柱cm·Hg　（3）标准大气压atm：　　　　　1atm＝76ch·Hg＝1.013×105Pa。 ;　温度的概念较复杂，它的本质与物质分子的热运动有密切的关系。温度的高低反映分子热运动的激烈程度。在宏观上，我们可以用温度来表示物体的冷热程度。温度的数值表示方法叫作温标，常用的温标有： （1）热力学温标T，SI制，单位：K(开尔文) （2）摄氏温标t，单位：oC(度)，规定：纯水的冰点和沸点温度分别为0oC和100oC。 （3）华氏温标F，单位oF，规定：纯水的冰点和沸点温度分别为32oF和212oF。 三者间的关系为： ;理想气体温标;以不同气体为测温物质，T(P)存在差异。但在Ptr降低时，差异逐渐消失，在Ptr?0的极限下，它们趋于一个共同的极限温标，称为理想气体温标。;二、平衡态与准静态过程 ;真空;2．准静态过程 ;三、理想气体状态方程 ;阿伏加德罗定律：在标准状态下，1摩尔任何气体所占有的体积为22.4升。 ;2、理想气体状态方程;例1 一氧气瓶的体积是32l, 其中氧气的压强是130atm,规定瓶内氧气的压强降到10atm时就得充气,以免混入其他气体而需洗瓶。有一玻璃室,每天需用1atm的氧气400 l, 问一瓶氧气能用几天?;3、混合理想气体物态方程;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;;11－2 热力学第一定律及其应用 ; 理想气体的内能仅是温度的函数，质量为m，摩尔质量为M的理想气体的内能为 ;2．功 ;当气体体积从Va 变到Vb 时系统所做的功;3．热量 ;二、热力学第一定律 ;三、热力学第一定律对理想气体的应用 ;注意：对;2．等压过程 ;　定压摩尔热容量：一摩尔气体在压强不变的条件下温度升高（或降低）1K时从外界吸收（或放出）的热量，称为该气体的定压摩尔热容量，用CP表示。由上式知，其数学表示式为;3．等温过程 ;4．绝热过程 ;绝热过程方程：绝热过程中气体的温度、压强和体积同时发生变化，为推导过程方程，考察一微小的绝热过程 ;积分后得出绝热方程： ;　　下图中的实线是绝热线，虚线是同一气体的等温线；绝热线比等温线要陡些。因为在等温过程中，只有体积的变化引起压强的变化；而在绝热过程中，体积的变化引起压强变化，气体的温度变化也要引起压强的变化。;例5　设一定质量的双原子分子理想气体，经历了下图所示1→2的直线过程，试求此过程中的温度最高点与吸、放热的转折点。 ;C点在1→2的直线上，满足直线方程，有： ;D点也在1→2的直线上，也满足直线方程，有： ;;;;;;L2;;11－3 循环过程 卡诺定理 ;循环过程可用P－V图上的闭合曲线表示：;二、热机的效率，致冷机的致冷系数 ;　　工作物质做逆循环的机器叫做致冷机。它是利用外界对系统做功使热量从低温处传向高温处，从而获得低温的机器，如电冰箱、空调等。 ;三、卡诺热机的效率，卡诺致冷机的致冷系数 ;以理想气体工质为例，计算卡诺热机的效率：;p;p;;;;;例9　一定量双原子分子理想气体，经历下图所示的1→2→3→1的循环过程，求其效率。 ;V;五、卡诺定理 ;11－4 热力学第二定律 ;一、可逆过程和不可逆过程 ;二、热力学第二定律 ; 开尔文表述揭示了自然界普遍存在的功转化为热的不可逆性：功能够自发地、无条件地全部转化为热；但热转化为功是有条件的，而且其转化效率有所限制。也就是说功自发转化为热这一过程只能单向进行而不可逆转，因而是不可逆的。;2．热力学第二定律的克劳修斯表述： ;3．热力学第二定律两种表述的等价性 ;（2）若克劳修斯表述不成立，则开尔文表述也不成立 ;　热力学第二定律除了开尔文和克劳修斯表述外，还有其他一些表述。事实上，任何一种关于不可逆过程的表述都可以作为第二定律的一种表述。 　各种不可逆过程千差万别，表面上看起来毫无关联，但实际上它们之间的联系非常紧密，可以说所有的不可逆过程都是等价的。因为只要违反了任何一种不可逆过程，也就会违反所有的不可逆过程。或者说一旦有人发现原先某种不可逆的过程突然变成可逆的话，就可以想出各种办法让所有的不可逆过程全都变成可逆。