热学习题课大学物理.pptx
会计学1热学习题课大学物理热学习题课大学物理一、基本概念1.平衡态和平衡过程平衡态：若系统与外界无能量交换，则系统的宏观性质不随时间改变，这样的状态称为平衡态。平衡过程：系统从一个状态不断地变化到另一个状态，我们称系统经历了一个过程。若其间所经历的所有中间状态都无限地接近平衡态，这个过程称为平衡过程。（准静态过程）2.理想气体的压强和温度第1页/共31页压强：所有分子每秒钟施于单位面积器壁的冲量。温度：标志物体内分子无规则运动的剧烈程度。3.内能：在一个系统内，所有分子的动能和分子间相互作用势能的总和称为系统的内能。4.理想气体的内能：所有分子的动能总和。第2页/共31页7.定容摩尔热容量8.定压摩尔热容量9.摩尔热容比5.平均碰撞频率6.平均自由程：10.循环过程：热机效率：第3页/共31页致冷系数：二、基本定律和定理1.麦克斯韦速率分布律：在平衡态下，当气体分子间的相互作用可以忽略时，分子分布在任一速率区间vv+dv内的分子数占总分子数的比率为：11.熵第4页/共31页分布函数三种速率2.能量均分定理：在温度为T 的平衡态下，气体分子每个自由度的平均动能都相等，其大小等于。第5页/共31页气体的种类气体的种类自由度自由度一个分子的平一个分子的平均平动动能均平动动能一个分子的平一个分子的平均转动动能均转动动能一个分子的平一个分子的平均动能均动能单原子单原子33/2kT03/2kT双原子双原子53/2kT2/2kT5/2kT多原子多原子63/2kT3/2kT6/2kT3.热力学第一定律：理想气体无摩擦的平衡过程第6页/共31页热力学第一定律对理想气体四个过程的应用0绝热0等温等压0等容备注QAE过程直线讨论温度转换点、吸放热转换点第7页/共31页4.热力学第二定律：开尔文表述：不可能从单一热源吸取热量，使之完全变成有用功而不产生其它影响。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。热力学第二定律的统计意义：一个不受外界影响的“孤立系统”，其内部发生的过程，总是由概率小的状态向概率大的状态进行，由包含微观状态数少的状态向包含微观状态数多的状态进行。第8页/共31页热学气体分子动理论热力学能量均分定理热力学第一定律热力学第二定律：两种表述第9页/共31页1.一容器中储有氧气，其压强为1.01105Pa，温度为27.0C，求：（1）气体分子的数密度；（2）氧气的密度；（3）分子的平均平动动能。第10页/共31页解：（1）单位体积的分子数（2）氧气密度（3）氧气分子的平均平动动能第11页/共31页2.已知某粒子系统中粒子的速率分布函数如下所示求：(1)比例常数K=？(2)粒子的平均速率？(3)速率在0v1之间的粒子占总粒子数的1/16时，v1=？（答案均以v0表示）第12页/共31页解：(1)(2)(3)第13页/共31页3.如果一定量的理想气体，其体积和压强依照的规律变化，其中a 为已知常数.试求：（1）气体从体积V1膨胀到V2所作的功；（2）体积为V1时的温度T1与体积为V2时的温度T2之比.第14页/共31页解：对平衡过程：由：第15页/共31页4.如图所示，AB、DC是绝热过程，CEA是等温过程，BED是任意过程，组成一个循环。若图中EDCE所包围的面积为70J，EABE所包围的面积为30J，过程中系统放热100J，求BED过程中系统吸热为多少？pVABDCE第16页/共31页解：正循环EDCE包围的面积为70J，表示系统对外作正功70J；EABE的面积为30J，因图中表示为逆循环，故系统对外作负功，所以整个循环过程系统对外作功为：A=70+(30)=40J设CEA过程中吸热Q1，BED过程中吸热Q2，由热一律，A=Q1+Q2=40JQ2=AQ1=40(100)=140JBED过程中系统从外界吸收140焦耳热.第17页/共31页5.1mol双原子分子理想气体作如图的可逆循环过程，其中12为直线，23为绝热线，31为等温线.已知=45,T2=2T1,V3=8V1试求：（1）各过程的功，内能增量和传递的热量；（用T1和已知常数表示）（2）此循环的效率.PV123P1P2V1V2V3第18页/共31页解：对双原子分子，PV123P1P2V1V2V3第19页/共31页PV123P1P2V1V2V3第20页/共31页6.一定量的理想气体经历如图所示的循环过程，AB和CD示等压过程，BC和DA是绝热过程.已知：TC=300K,TB=400K.试求：此循环的效率.pVABCDo第21页/共31页解：pVABCDo第22页/共31页pVABCDo第23页/共31页pVV1V2AB7.1mol双原子分子理想气体，经如图AB过程。其摩尔热容为CAB=CV-R.求：该过程的过程方程。第24页/共31页解：由摩尔热容的定义：由热力学第一定律：再由：积分：第25页/共31页8.已知1mol多原子分子理想气体经如图过程，求：该过程的摩尔热容。PVAD2P1P1V1/2V1第26页/共31页解:直线过程的过程方程第27页/共31页练习题、定容摩尔热容为CV常量的某理想气体。经历如图所示的两个循环过程A1A2A3A1和B1B2B3B1相应的循环效率为A和B。试比较A和B的大小。V1V2Vp0A1A2A3B1B2B3第28页/共31页解：先计算A1A2A3A1循环过程的效率A1A2A3A1过程的方程第29页/共31页A1A2A3A1循环过程的效率A1A2A3A1循环过程的效率与斜率无关，故应有第30页/共31页
