大学物理知识点(热学)ppt课件.pptx
气体动理论气体动理论内容内容总总结结1、理想气体理想气体 状状态方程：态方程：RTMMmolpV vRT 2、理想气、理想气体体的压的压强强：t3p 2 nP = n kT3、理想气理想气体体的温的温度度：t2 3 kT4、理、理想想气体气体的的内能：内能：2E iRT5、气体分气体分子子的速的速率率分布分布Ndf dN8RT3RT 2p2RT6、三种统、三种统计计速率：速率：0f (v)dv 1211 2f ( )d2f ( )d1介于介于v1v2之间的气之间的气体分体分子子的平的平均均速速率率:平平均自由均自由程程：6、分子的平均碰撞频率分子的平均碰撞频率与与平均自由平均自由程程平平均碰撞均碰撞频频率率：z 2d 2 nz1kT2d 2n2d 2 P 一、一、基本基本概概念：念：1、 平衡态平衡态2、 准静态过程：过程的每一个准静态过程：过程的每一个中中间状间状态态都都无无限接限接近近平平 衡态衡态； 准静态过程可以用参数空间准静态过程可以用参数空间的的连续连续曲曲线线表表示。示。3、 理想气体微观模型与统计假设理想气体微观模型与统计假设4、 功、内能、热量功、内能、热量V2V1体积功体积功：W pdV2E i MRT2E i RT内能：内能：功、热：过程有关量，过程中功、热：过程有关量，过程中系系统内统内能能改改变变的度的度量量；过程量过程量5、 可逆过程与不可逆过程可逆过程与不可逆过程不可逆因素：通过摩擦功变热不可逆因素：通过摩擦功变热；有限有限温温差差下下的热的热传传导；导； 绝热自由膨胀；非平衡态向平绝热自由膨胀；非平衡态向平衡衡态的态的过过渡渡；6.热力学几率：某宏观态中包热力学几率：某宏观态中包含含的微的微观观状态状态数数目目7. 熵熵： 态函数，混乱度态函数，混乱度11T2 dQS2 S 沿可逆过程沿可逆过程S k ln 玻尔兹曼熵公式玻尔兹曼熵公式1:开尔文开尔文-普朗克表述：普朗克表述：不可能从单一热源吸收热量，不可能从单一热源吸收热量，使使之完之完全全变变为为功，功， 而不产生其他影响。而不产生其他影响。2:克劳修斯表述：克劳修斯表述：热量不热量不能能 自动自动地地 由低温物体传向高温物体。由低温物体传向高温物体。二二、 热力热力学定律学定律第一定律：第一定律： 第二定律：第二定律：Q E AABC第零定律：第零定律：A-C; B-CA-B平衡态平衡态微观意义：微观意义：自然过程总是向分子热运自然过程总是向分子热运动动 无序性增大的方向进行。无序性增大的方向进行。第三定律：绝对零度不能达到。第三定律：绝对零度不能达到。平衡平衡态态 A平衡平衡态态 B （熵不变）（熵不变）可逆过程可逆过程非平衡态非平衡态平衡态（熵增加）平衡态（熵增加）不可逆过程不可逆过程 自发过程自发过程dS 0微分式：微分式： 积分式：积分式：1T2 dQ 0S S 2 S1S 0即即热力学第二定律的数学表达式热力学第二定律的数学表达式熵增熵增加加原原理理:说明：说明：熵增加原理成立的条熵增加原理成立的条件件: 孤立系统或绝热过孤立系统或绝热过程程. 熵增加原理的应熵增加原理的应用用 ：自发过程进行方向的判：自发过程进行方向的判椐椐 .三、三、计算计算问问题：题：、功、热量及内能增量的计算、功、热量及内能增量的计算1) 内能增量、功、等容或等压过程的热量一般可直接计内能增量、功、等容或等压过程的热量一般可直接计算算2VV1pdVW E iRT 1 R CV CP ,mCV ,mi 2 i T1 )C p ,mx V , P R CV , m2Qx Cx (T2迈耶公式：迈耶公式：2) 利用热力学第一定律计算利用热力学第一定律计算Q E W小结：理想气体的四个准静态过程小结：理想气体的四个准静态过程过程过程特点特点过程方程过程方程WQ等容等容dV 0p C T10 CV (T2 T1 )等压等压dp 0V C T2p(V2 V1 ) RT C p (T2 T1 )等温等温dT 0pV C3 RT ln V2 V1 RT lnV2V1绝热绝热dQ 0pV Cp1V1 p2V2 10绝绝热自由热自由膨膨胀：不胀：不传传热、不热、不作作功、内功、内能能不变，不变，温温度复原度复原。2、循环效率的计算、循环效率的计算1）正循环（正循环（热机热机循循环环）Vp高温热源高温热源Q1Q2W=Q1 - Q2低温热源低温热源热热机效机效率率特特例：卡例：卡诺诺热热机机aQ2dT1cT2bWT2Q1W=Q1 - Q2Q2恒温恒温(高温高温)热源热源恒温恒温(低温低温)热源热源T1工质工质1TC 1 T2 Q2 T 2 Q1T12）逆循环（逆循环（制冷制冷循循环环）Vp高温热源高温热源Q1 = Q2+WWQ2低温热源低温热源制制冷系冷系数数特特例：卡例：卡诺诺制冷循制冷循环环T1T2Q1W外外Q2恒温恒温(高高温温)热源热源恒温恒温(低温低温)热源热源abQ2dT1cT212CT T T2 1 1 2 T2TW Q外3、 熵变的计算熵变的计算12 dQS2 S1沿可逆过程沿可逆过程（1可逆等温可逆等温V1S M R ln( V2 )(2) 可逆等可逆等压压 T1T2pdQ M C dT1Tln( T2 )pS M C(3) 可逆等可逆等容容 T1T2MdQ CV dT1Tln( T2 )VS M C（4可逆绝热可逆绝热21 0TdQS TV1V2dQ PdV
