[理化生]物理大二上 唐莹09热习题课.ppt

2(P,V2,T) 2 (P,V2,T) 1 V1 当气体从V1膨胀到V2, 经过可逆绝热过程和 经过不可逆绝热(扩散) 过程到达的末态是不同的！ O P V 连接不可逆绝热自由膨胀过程初终态的可逆过程是—— 可逆等温过程 答：找末态相同的一个可逆过程来计算。 *第七章 热力学 1.理想气体的状态方程. R=8?31 J·mol-1·K -1 称为普适气体恒量； n 为分子数密度。 2.理想气体的压强公式 3.理想气体的温度公式 k=R/N0=1?38?10 -23 J·K -1 称为玻尔兹曼恒量； 习题课十:气体动理论和热力学基础 6 .麦克斯韦速率分布定律 dN/N=f(v)dv. 速率分布 曲线： f(v) v 0 4 .能量按自由度均分原理. 物质分子每个自由度平均动能为: 5 .理想气体内能 三种速率 最概然速率 平均速率 方均根速率 7 .气体分子的平均碰撞频率和平均自由程 平均碰撞频率 平均自由程 8.气体的内迁移现象(三种输运过程) 9. 1mol真实气体的范氏方程 10. 热力学第一定律 11. 摩尔热容 理想气体等容摩尔热容: 理想气体等压摩尔热容: 迈耶公式: 热容比: 理想气体的各等值过程、绝热过程和多方过程公式对照表 过程 特征 过程方程 吸收热量 对外做功 内能增量 等体 V=常量 等压 p=常量 等温 T=常量 绝热 dQ=0 多方 0 0 0 A+?? 12.循环过程 热机效率 致冷系数 热机效率: 致冷系数: 13.卡诺循环 p V 0 T1 T2 a b c d 14.热力学第二定律的两种表述 15.玻尔兹曼熵公式 16.克劳修斯熵公式 17.熵增加原理：孤立系的自发过程，?S0 （两平衡态之间的熵变） 三 基本概念与基本原理讨论题 1 .关于平衡态和准静态. ( 1)什么叫平衡态? 100 o C 0 o C 平衡态:在不受外界影响的条件下，系统宏观性质不随时间改变的状态。 如图金属棒各处温度稳定时,它是否处于平衡态? (ref.P212第二段) 2)是理想模型：要求过程“无限”缓慢 1)任意时刻的中间态都无限接近于一个平衡态。 3)对于实际过程： 只要过程进行的时间t 弛豫时间τ (2)什么叫准静态过程? 气体绝热自由膨胀是不是? 不是。它是扩散过程。过程中的每一个中间态都不是平衡态. 焦耳实验:容器A充满气体，容器B为真空。AB相连处用一活门C隔开，将它们全部浸在水。 将活门打开后，气体将自由膨胀并充满 A和B 。测量了自由膨胀前后水温的变化。 实验结果表明： 水温不变! 说明： 膨胀前后气体的温度没有改变。 水和气体没有发生热交换。Q=0 ，即气体 的自由膨胀过程是绝热的。 气体向真空自由膨胀过程中不受外界阻力，所以外界不对气体作功，即A=0。 绝热自由膨胀 气体 真空 A B C 焦耳实验 Q=0 A=0 ?E=0 即 E(T)=恒量 即 气体绝热自由膨胀过程是一个等内能过程。 该过程是一非静态绝热过程。 这也不是一个等温过程，因为系统每一时刻并不处于平衡状态，不可能用一个温度来描述它的状态。 准静态绝热过程 PVγ= 常量 绝热自由膨胀 膨胀前后气体的温度没有改变。 Q=0 ，即气体的自由膨胀是绝热过程。 外界不对气体作功，即A=0。 O p V 2(P,V2 ,T ) V2 2 (P,V2 ,T ) 1 V1 当气体从V1膨胀到V2,经过准静态的绝热过程和经过非静态扩散过程到达的末态是不同的！ 准静态绝热过程与绝热自由膨胀过程的比较 用虚线表示这一过程是非静态过程 这也不是一个等温过程,因为系统每一时刻并不处于平衡状态,不可能用一个温度来描述它的状态。 2.关于速率分布函数,说明各式的意义: ___1个分子速率值在v? v+dv 速率区间的概率。 ___速率值在v? v+dv 速率区间的分子数占总分子数的百分比 。 ___速率值在v? v+dv 速率区间的分子数。 ___速率值在v1?v2 区间的分子数占总分子数的百分比 ___1个分子速率取值在v1?v2速率区间的概率。 (v) f v o v v 1 2 速率值在v1?v2 区间的分子数占总分子数的百分比。 思考： 1)速率值在v1?v2 区间的分子数？ 2)在v1?v2 区间分子速率的平均值？ ——所有速率区间