大学物理热学复习2013-11-26.pptVIP

* 1.何为平衡态和状态参量?何为准静态过程和过程曲线？ 2.理想气体状态方程 3.理想气体的压强和温度公式及各自的微观本质是什么？ m:气体质量kg; M:摩尔质量kg/mol V:体积（m3、L） R:气体普适恒量（8.31J/mol·K） 1L=10-3m3 p:气体压强 N/m2 (Pa) ——气体摩尔数 例：某种气体 ， 则气体质量密度 ρ=？ 由 由于 所以 例.在容积为10-2m3的容器中，装有100g气体，若气体分子的方均根速率为200m/s，则气体的压强为????? a.单原子分子 （平动自由度） b.双原子分子 刚性分子 6个自由度? 平动自由度 转动自由度 非刚性分子（高温时） 由于此时振动自由度“开放” 振动自由度 4、分子自由度 5.能量按自由度均分原理 分子的每个自由度上都有 的平均动能 平均一个分子的总动能 振动学证明：谐振动在一个周期内的平均振动势能和平均振动动能相等 对具有 个振动自由度的分子 7.平均一个分子的总能量应为： 对具有一个振动自由度的分子 6.一个分子平均振动势能为多少？ 例：单原子分子气体 He ,Ne ,Ar … 双原子分子气体 H2 ,O2 ,N2… 常温及以下 高温时（振动自由度开放） 8.理想气体内能与摩尔内能 例：在容积为2.0?10-3m3的容器中有内能为6.75 ?102J刚性双原子分子理想气体。（1）求压强； （2）分子总数为5.4?1022个，求分子平均平动动能和气体的温度 练习 水蒸气分解为同温度的氢气和氧气，即H2O?H2+O2/2,也就是1mol的水蒸气可分解为同温度的1mol氢气和1/2mol氧气，不计振动自由度，求此过程中内能的增量。 9. 10.气体分子速率分布函数 的物理意义 2°对每个分子而言，速率出现在v附近单位速率间隔内的概率 1°分子速率在v附近、单位速率间隔内的分子数dNv占总分子数的比 例：简要说明下列各式的物理意义： m — 气体的质量，M—该气体的摩尔质量 分子一个自由度上的平均动能或平均振动势能 分子的平均平动动能或单原子分子的平均能量 分子的平均总动能 一摩尔刚性分子理想气体的内能 ν摩尔刚性分子理想气体的内能 ν摩尔单原子分子理想气体的内能 ν摩尔理想气体的内能，且为振动自由度开放 [回答问题] (1)气体中一个分子的速率在v~v+Δv间隔内的概率为多少? (2)一个分子具有最概然速率的概率为多少? (3)气体中所有分子在某一瞬间速率的平均值是 ,则一个分子在较长时间内的平均速率应如何考虑? (4)伽尔顿板实验说明什么 例：导体中自由电子的运动可看做类似气体分子运动。故常称导体中的电子为电子气。设导体中有N个自由电子，电子的最大速率vF.电子的速率出现在v— v+dv内的概率为： 其中 为恒量 1）写出电子气中电子的速率分布函数 2）求常数A 由归一化条件 3)画速率分布曲线 4)求电子的平均速率 及速率倒数的平均值 5)求电子的平均动能（设电子质量为m） 所以 注意：前面已得出 显然 6）求 内的电子数 用到 练习：图为分子数为N的理想气体，在温度为 和 (T1?T2)时的速率分布曲线，设两曲线交点的速率为v0。若阴影部分的面积为S，则在两种温度下气体分子运动速率小于v0的分子数之差为多少？ 由于 曲线下的面积值为1，所以有两种温度下气体分子速率小于 的分子数之差为 o a 0 v 0 2 v o a 0 v 0 2 v 练习二：有N个质量均为mf的同种气体分子，速率分布如图。（1）说明曲线与横坐标所围面积的意义； （2）由N和v0表示出a的值； （3）速率在v0/2——3v0/2之间的分子数 （4）分子的平均平动动能 11.对任意一个关于分子速率v的函数g(v)，其统计平均值 12.分子平均碰撞平率和平均自由程 13.常见有哪三种输运过程?从微观来说 气体内的热传导是分子热运动能量的输运所形成的 气体内摩擦现象是气体内部分子定向动量的输运所形成 气体内的扩散是分子热运动过程中质量的输运所形成的 若积分是对0—?的速率求积分则分母的值为1 ——速率在v — v+dv间隔内的分子数占总分子数的比 ——速率在v1— v2间隔内的分子数占总分子数的比 ——速率在v1— v2间隔内的分子数 ——速率在v1— v2间隔内的分子的平均速率 14.下列各式物理意义？ ——速率在v 附近单位速率间隔内的分子数占总分子数的比，或：对每一个分子而言，速率出现在v 附