大学物理下第13章-8.ppt
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1、通通 知知大学物理方法大学物理方法上课时间:上课时间:第第5-12周,周三第周,周三第5大节。大节。地点:地点:SD106,在在大学物理方法大学物理方法任课老师处报名。任课老师处报名。报名时间:第报名时间:第5周三(周三(10月月10号)第号)第5大节。大节。大学物理演示实验于大学物理演示实验于10月月22日开课,日开课,10月月14日上午日上午10点可以上网预约,网址:点可以上网预约,网址:,之,之后的每周日上午十点更新预约时间段,具体实验要求、后的每周日上午十点更新预约时间段,具体实验要求、时间安排可上网查询。时间安排可上网查询。大学物理热学部分大学物理热学部分热学习题课及重点知识总结热学
2、习题课及重点知识总结张福俊张福俊 第一次交第一次交作作业业情况情况应应交交作作业业人数人数实实交交作作业业人数人数未未交交作作业业人数人数交作交作业业率率152134180.88第三次作业情况通报第三次作业情况通报作业情况:作业情况:没交作业的同学在增加,不排除有忘记带没交作业的同学在增加,不排除有忘记带作业本的情况。抄袭情况比较严重,有自己思想的同作业本的情况。抄袭情况比较严重,有自己思想的同学不超过学不超过10%。很多学生抄的还很粗糙,很多都不。很多学生抄的还很粗糙,很多都不合合逻辑,复习的时候是没办法用的。逻辑,复习的时候是没办法用的。Flash tracking the key poi
3、nts of last lecture热力学第二定律的统计意义热力学第二定律的统计意义熵熵的的计计算算熵增加原理:熵增加原理:当一热力学系统从一平衡态经绝热过程达到另一平当一热力学系统从一平衡态经绝热过程达到另一平衡态,它的熵永不减少;如果过程可逆,则熵的数值不衡态,它的熵永不减少;如果过程可逆,则熵的数值不变;如果过程是不可逆的,则熵值增加。变;如果过程是不可逆的,则熵值增加。关于熵增加原理的讨论:关于熵增加原理的讨论:(1)(1)一杯开水放在空气中一杯开水放在空气中,熵减少了熵减少了,这违背熵增加原理这违背熵增加原理.(2)(2)计算不可逆过程的熵变计算不可逆过程的熵变,可以用可逆过程代替
4、可以用可逆过程代替.那么绝那么绝热热(如绝热自由膨胀如绝热自由膨胀)过程的熵变可以用可逆绝热过程计过程的熵变可以用可逆绝热过程计算算,因此熵变因此熵变 S=0,S=0,这也违背了这也违背了熵增加原理熵增加原理.答:答:熵增原理:在熵增原理:在孤立系孤立系中所进行的中所进行的自发过程自发过程总是沿总是沿着熵增大的方向进行。着熵增大的方向进行。一杯开水不是孤立系统!一杯开水不是孤立系统!答:答:绝热自由膨胀始末的温度相同绝热自由膨胀始末的温度相同,不能用可逆绝热过程替代不能用可逆绝热过程替代!连接连接不可逆绝热过程不可逆绝热过程初终态初终态的可逆过程是的可逆过程是 等温过程等温过程OPVV21V1
5、2(P,V2,T)2(P,V2,T)当气体从当气体从V V1 1膨胀到膨胀到V V2 2,经过可经过可逆的绝热过程和经过不可逆绝逆的绝热过程和经过不可逆绝热过程到达的热过程到达的末态是不同的末态是不同的!1在标准状态下,任何理想气体在在标准状态下,任何理想气体在1 m3中含有的分子数都等于中含有的分子数都等于 (A)6.021023 (B)8.021021 (C)2.691025 (D)2.6910232理想气体绝热地向真空自由膨胀,体积增大为原来的两倍,理想气体绝热地向真空自由膨胀,体积增大为原来的两倍,则始、末两态的温度则始、末两态的温度T1与与T2和始、末两态气体分子的平均自和始、末两态
6、气体分子的平均自由程由程 与与 的关系为的关系为 BC3同温度、同物质的量的同温度、同物质的量的H2和和He两种气体,它们的(两种气体,它们的()A、分子的平均动能相等;、分子的平均动能相等;B、分子的平均平动动能相等;、分子的平均平动动能相等;C、总动能相等;、总动能相等;D、内能相等。、内能相等。4 理想气体的温度(理想气体的温度()(A)与分子的平均动能成正比;与分子的平均动能成正比;(B)与气体的内能成正比;与气体的内能成正比;(C)与分子的平均平动动能成正比;与分子的平均平动动能成正比;(D)与分子的平均速度成正比。与分子的平均速度成正比。B C5在一密闭容器中,储有在一密闭容器中,
7、储有A、B、C三种理想气体,处于平衡三种理想气体,处于平衡状态状态A种气体的分子数密度为种气体的分子数密度为n1,它产生的压强为,它产生的压强为p1,B种气种气体的分子数密度为体的分子数密度为2n1,C种气体的分子数密度为种气体的分子数密度为3 n1,则混合,则混合气体的压强气体的压强p为为 (A)3 p1 (B)4p1 (C)5 p1 (D)6 p1 6下列各图所示的速下列各图所示的速率分布曲线,哪一图中率分布曲线,哪一图中的两条曲线能是同一温的两条曲线能是同一温度下氨气和氦气的分子度下氨气和氦气的分子速率分布曲线速率分布曲线?D B7一定量的理想气体,开始时处于压强,体积,温度分别为一定量
8、的理想气体,开始时处于压强,体积,温度分别为p1,V1,T1的平衡态,后来变到压强,体积,温度分别为的平衡态,后来变到压强,体积,温度分别为p2,V2,T2的终态若已知的终态若已知V2V1,且,且T2=T1,则以下各种说法中,则以下各种说法中正确的是:正确的是:(A)不论经历的是什么过程,气体对外净作的功不论经历的是什么过程,气体对外净作的功定为正值。定为正值。(B)不论经历的是什么过程,气体从外界净吸的热一定为正不论经历的是什么过程,气体从外界净吸的热一定为正值值 (C)若气体从始态变列终态经历的是等温过程,则气体吸收若气体从始态变列终态经历的是等温过程,则气体吸收的热量最少。的热量最少。(
9、D)如果不给定气体所经历的是什么过程,则气体在过程中如果不给定气体所经历的是什么过程,则气体在过程中对外净作功和从外界净吸热的正负皆无法判断对外净作功和从外界净吸热的正负皆无法判断 D8理想气体的定压摩尔热容大于定容摩尔热容,是因为在等压理想气体的定压摩尔热容大于定容摩尔热容,是因为在等压过程中(过程中()A、膨胀系数不同;、膨胀系数不同;B、膨胀时气体对外作功;、膨胀时气体对外作功;C C、分子间吸引力大;、分子间吸引力大;D D、分子本身膨胀。、分子本身膨胀。BD9 9对于室温下的双原子分子理想气体,在等压膨胀的情况下,对于室温下的双原子分子理想气体,在等压膨胀的情况下,系统对外界作的功与
10、从外界吸收的热量之比等于系统对外界作的功与从外界吸收的热量之比等于 (A A)1/3 1/3 (B B)1/4 1/4 (C C)2/5 2/5 (D D)2/72/710理想气体的压强仅与下列哪项有关(理想气体的压强仅与下列哪项有关()A、气体的分子数密度;、气体的分子数密度;B、气体的温度;、气体的温度;C C、气体分子的平均速率;、气体分子的平均速率;D D、气体的分子数密度与温度的乘积。、气体的分子数密度与温度的乘积。1111单原子分子的理想气体,其自由度单原子分子的理想气体,其自由度i i=,定,定容摩尔热容容摩尔热容C Cv,mv,m=,定压摩尔热容,定压摩尔热容C Cp,mp,m
11、=。D12.12.一定量的理想气体,从相同状态开始分别经过等压、一定量的理想气体,从相同状态开始分别经过等压、等体及等温过程,若气体在上述各过程中吸收的热量相等体及等温过程,若气体在上述各过程中吸收的热量相同,则气体对外界作功最多的过程为同,则气体对外界作功最多的过程为_。1313、试指出下列各式所表示的物理意义、试指出下列各式所表示的物理意义-温度为温度为T T的平衡态下,物质的平衡态下,物质分子分子每个每个自自由度由度的的平均动能。平均动能。-温度为温度为T T的平衡态下,的平衡态下,1 1摩尔摩尔理想气体理想气体分子分子的的内能内能。-温度为温度为T T的平衡态下,的平衡态下,摩尔摩尔理
12、想气体理想气体分子分子的的内能。内能。-温度为温度为T T的平衡态下,分子的平均平动动能,的平衡态下,分子的平均平动动能,或单原子分子的平均动能。或单原子分子的平均动能。能否根据此式,计算某个分子的动能?能否根据此式,计算某个分子的动能?1414、试指出下列各式所表示的物理意义、试指出下列各式所表示的物理意义vv+dv 分子数比率;或概率分子数比率;或概率vv+dv 分子数分子数v1v2分子的概率分子的概率v1v2分子的数目分子的数目15.15.已知已知f(v)f(v)为麦克斯韦速率分布函数,为麦克斯韦速率分布函数,v vp p为分子的最可几速率,为分子的最可几速率,则:则:速率区间速率区间
13、的分子数与总分子数之比的分子数与总分子数之比速率速率vvp的分子的平均速率表达式:的分子的平均速率表达式:16.由绝热材料包围的容器被隔板隔为两半,左边为理想气体,由绝热材料包围的容器被隔板隔为两半,左边为理想气体,右边为真空,如果把隔板撤去,气体将进行自由膨胀过程,达右边为真空,如果把隔板撤去,气体将进行自由膨胀过程,达到平衡后气体的温度到平衡后气体的温度(升高、降低及不变),气体的(升高、降低及不变),气体的熵熵(增加、降低或不变)。(增加、降低或不变)。17.一容器中有一容器中有 1mol 氮气和氮气和1mol氧气的混合气体,若两种氧气的混合气体,若两种气体各对容器的器壁压强分别为气体各
14、对容器的器壁压强分别为P1和和P2,它们之间的关系?,它们之间的关系?18.一定量的理想气体在分别经历等压、等体和绝热过程后,一定量的理想气体在分别经历等压、等体和绝热过程后,气体内能增量相同,则在上述三个过程中应是:气体内能增量相同,则在上述三个过程中应是:温度变化相同,吸热相同:温度变化相同,吸热不同:温度变化相同,吸热相同:温度变化相同,吸热不同:温度变化不同,吸热相同:温度变化不同,吸热不同:温度变化不同,吸热相同:温度变化不同,吸热不同19.19.含有含有N N个粒子的系统,其速率分布函个粒子的系统,其速率分布函数如图所示,图中数如图所示,图中K K是一待定常数,是一待定常数,1 1
15、)写出该系统速率分布函数的表达式;)写出该系统速率分布函数的表达式;2 2)求速率在)求速率在v v0 0到到2 2v v0 0区间的分子数;区间的分子数;3 3)由速率分布函数计算系统的速率平均值。)由速率分布函数计算系统的速率平均值。解:解:1 1)由图知,粒子速率分布函数是:)由图知,粒子速率分布函数是:由归一性质由归一性质简便算法:简便算法:利用曲线下梯利用曲线下梯形面积为形面积为1 1,得到,得到2 2)由)由有有简便算法:简便算法:由图可算出,该范由图可算出,该范围的曲线下面积占围的曲线下面积占总面积的总面积的1/21/2,所以,所以该范围内的粒子数该范围内的粒子数占总数的占总数的
16、1/21/2。3)3)平均值平均值简便算法:简便算法:由面积的对称性,得到同样结果由面积的对称性,得到同样结果20.dQ=dU+dA 和和 TdS=dU+dA 等价吗?等价吗?答:答:二者不完全等价。二者不完全等价。(因为只有可逆过程才有(因为只有可逆过程才有dQ=TdS)21.21.在在p pV V 图上能画出来的过程,是否一定是可逆过图上能画出来的过程,是否一定是可逆过程?程?只要是准静态过程即可在只要是准静态过程即可在 p V前者适用于任何元过程,前者适用于任何元过程,而后者只适用于可逆元过程。而后者只适用于可逆元过程。不必不必一定要是可逆过程。一定要是可逆过程。答:答:不一定。不一定。
17、图上画出图上画出,22.某理想气体按某理想气体按恒量的规律膨胀,问此理恒量的规律膨胀,问此理想气体的温度是升高了,还是降低了?想气体的温度是升高了,还是降低了?由题意得:由题意得:由理想气体的状态方程得:由理想气体的状态方程得:当气体体积膨胀时,温度降低!当气体体积膨胀时,温度降低!23.可逆过程是否一定是准静态过程?准静态过程一可逆过程是否一定是准静态过程?准静态过程一定是可逆过程吗?有人说:定是可逆过程吗?有人说:“凡是有热接触的物体,凡是有热接触的物体,它们之间进行热交换的过程都是不可逆过程它们之间进行热交换的过程都是不可逆过程”,这种,这种说法对吗?说法对吗?可逆过程的定义:无摩擦的准
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