相对论与热学复习课.ppt

狭义相对论1.掌握狭义相对论两个基本假设2.理解洛伦兹坐标变换，狭义相对论的时空观：同时的相对性、长度收缩、时间膨胀。3.理解狭义相对论中运动质量、静止质量和动量的概念。了解质量和能量的关系、能量和动量的关系，并能用以分析计算有关的简单问题。1、在时空变换的具体解题时，经常用下列公式：2、相对论的能量关系：热学一、温度与气体动力学1.掌握几个概念：平衡态、准静态过程、可逆过程、状态参量、过程的状态图（会画）2.理想气体状态方程及其相关计算3.掌握温度、压强的微观意义和微观解释4.掌握能量均分定理与内能的计算5.掌握麦克斯韦速率分布的分布图（横、纵轴，区间含义）、函数表达式、三种速度的计算6.碰撞次数与平均自由程的含义与相关计算。二、热力学第一定律1.掌握热力学第一定律2.掌握等温、等压、等容、绝热过程的特点、参量关系、功、热、内能变化的计算3.掌握热容的概念和计算，一般过程功、热、内能变化的计算。4.掌握循环过程的特点、功、热、效率计算三、热力学第二定律过程进行的方向、热力学第二定律的表述及其微观本质、熵的物理学意义、克劳修斯及玻尔兹曼熵公式例：在 惯 性 系 S 中，某 事 件 A 发 生 在x1处，2.010-6 s后，另 一 事 件 B 发 生 在 x2处，已 知 x2-xl=300 m。问：（1）能 否 找 到 一 个 相 对 S 系 作 匀 速 直 线 运 动 的 参 考系S，在S 系 中，两 事 件 发 生 在 同 一 地 点？（2）在S 系中，上述两事件的时间间隔为多少？解：设 惯 性 系S 以 速 度 v 相 对S 系 沿 x 轴 正 向 运 动，因 在S 系 中 两 事 件 的 时 空 坐 标 已 知，由 洛 伦 兹时空变换式，可得（1（2（2）将v 值代入式（2，可得这表明在S 系中事件A 先发生（1）令 由式（1）得例：若一电子的总能量为5.0 MeV，求该电子的静能、动能、动量和速率。解：电子静能为电子动能为由得电子动量为得由可得电子速率为例：氧气瓶的压强降到106Pa即应重新充气，以免混入其他气体而需洗瓶。今有一瓶氧气，容积为32L，压强为1.3107Pa，若每天用105Pa的氧气400L，问此瓶氧气可供多少天使用？设使用时温度不变。解:根据题意，可确定研究对象为原来气体、用去气体和剩余气体，设这三部分气体的状态参量分别为使用时的温度为T设可供 x 天使用原有每天用量剩余原有气体的摩尔数：原有每天用量剩余每天用掉的气体量：剩余气体的摩尔数：关系式：例:（1）在一个具有活塞的容器中盛有一定的气体。如果压缩气体并对它加热，使它的温度从270C 升到1770C，体积减少一半，求气体压强变化多少？（2）这时气体分子的平均平动动能变化多少？解：例 就质量而言，空气是由76%的N2，23%的O2和1%的Ar 三种气体组成，它们的分子量分别为28、32、40。空气的摩尔质量为28.910-3kg，试计算1mol 空气在标准状态下的内能。解：在空气中N2质量摩尔数O2质量摩尔数Ar 质量摩尔数1mol 空气在标准状态下的内能例:1mol 单原子理想气体,由状态a(p1,V1)先等压加热至体积增大一倍，再等容加热至压力增大一倍，最后再经绝热膨胀，使其温度降至初始温度。如图，试求：（1）状态d 的体积Vd；（2）整个过程对外所作的功;（3）整个过程吸收的热量。o Vp2p1p1V12V1a bcd解：（1）根据题意又根据状态方程o Vp2p1p1V12V1a bcd再根据绝热方程（2）先求各分过程的功po V2p1p1V12V1a bcd（3）计算整个过程吸收的总热量有两种方法方法一：整个过程吸收的总热量等于各分过程吸收热量的和。o Vp2p1p1V12V1a bcd方法二：对abcd 整个过程应用热力学第一定律：o Vp2p1p1V12V1a bcd例:某理想气体的p-V关系如图所示，由初态a经准静态过程直线ab变到终态b。已知该理想气体的定体摩尔热容量CV=3R，求该理想气体在ab过程中的摩尔热容量。o Vpab解：ab过程方程为设该过程的摩尔热容量为Cmo Vpab解(备用)：ab过程方程为设该过程的摩尔热容量为Cmo Vpab例 1mol 氧气作如图所示的循环，求循环效率。解:QpVpV0 00等温abc02VQQcaabbc