大学物理热学ppt(东华大学查学军老师课件)
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1、理想气体的温度公式,理想气体的压强公式,理想气体状态方程,单位体积分子数,分子平均平动动能,1,热学部分,1）单一性（ 处处相等）; 2）物态的稳定性 与时间无关； 4）热动平衡,平衡态的判断方法：p,T都不随时间变化,2 能均分定理：平衡态下，不论何种运动，相应于每一个可能自由度的平均动能都是kBT/2.,单原子分子,分子平均平动动能,双原子分子,三个平动自由度,分子的总的平均动能,三个平动自由度两个转动自由度,分子平均平动动能,分子平均转动动能,分子的总的平均动能,He,H2,三原子分子,三个平动自由度三个转动自由度,分子平均平动动能,分子平均转动动能,分子的总的平均动能,H2O,3 理想气体的内能,所有分子的动能,4. 4个统计平均值,(2)算术平均速率,(3)方均根速率,(1)最概然速率,(4)各方向运动概率均等,4 速率分布函数 f(v),分布在速率 v附近单位速率间隔内的分子数占总 分子数的百分比；,对单个分子来说，它表示分子具有速率在该单位 速率间隔内的概率 。,速率分布曲线,在 区间的分子数 占总分子数的百分比,-归一化条件,在 区间的分子数,速率在 区间的分 子数占总
2、分子数的百分比,速率在 区间内的分子数,气体分子的平均速率,速率分布在 区间内的分子的平均速率,5.热力学第一定律,由积分意义可知，功的大小等于pV 图上过程曲线p(V)下的面积。,思考：a. 如何在P-V上表示功（准静态过程的功）的大小?,热力学第一 定律对于理想气体准静态过程的应用,等体 等压 等温 绝热,等体,等压,等温,绝热,绝热过程方程:,气体绝热自由膨胀,Q=0， A=0，E=0,非静态过程,不适用!,温度不变，体积增大，压强减小,6.循环过程,循环特征：系统经历一个循环之后,内能不改变。,A.正循环(顺时针),气体对外所作的净功 ？,热机,热机效率：,B.逆循环(逆时针),外界对气体所作的净功 ？,1-2：等温过程,2-3：绝热过程,3-4：等温过程,4-5：绝热过程,卡诺循环,卡诺循环,等压膨胀,吸热,等压压缩,放热,绝热方程：,7 热力学第二定律的两种表述,开尔文表述：不可能制成一种循环动作的热机，只从单一热源吸收热量，使之完全变为有用功，而不产生其它影响.,克劳修斯表述：不可能把热量从低温物体传到高温物体而不引起外界的变化,统计意义：一个不受外界影响的封闭系统，内部
3、过程总是由概率小的宏观状态向概率大的宏观状态进行,8 可逆过程与不可逆过程,A:一切自发的热力学过程都是不可逆的过程,两个典型不可逆过程：热传递 理想气体的自由膨胀,B:无摩擦的准静态过程是可逆过程,不可逆的过程的统计意义：不可逆过程实质上是一个从概率小的宏观状态向概率大的宏观状态的转变过程，一切实际过程都是向着熵增加的方向进行。,不可逆过程就是不能向相反方向进行的过程,一切自发的过程都是不可逆的,判断下列说法是否正确,9 卡诺定理,(1) 在温度为 的高温热源和温度为 的低温热源之间工作的一切可逆热机，效率都相等，而与工作物质无关，其效率为:,(2) 在温度为 的高温热源和温度为 的低温热源之间工作的一切不可逆热机的效率不可能大于可逆热机的效率。,卡诺热机的效率最高,卡诺热机,思考题：,有人设计一台可逆热机，每循环一次可以从400K的高温热源吸热1800J,向300K的热源放热800J,同时对外做功1000J,这样的热机可行吗？,理论上可逆热机的最大值:,超过理论值，不可能,熵是分子热运动无序性或混乱性的量度。系统某一状态的熵值越大，它所对应的宏观状态越无序。,10. 熵,熵增加原理：孤立系统中的熵永不减少.,设有以下一些过程： （1）封闭系统中两种不同气体在等温下相互混合； （2）理想气体在定体下降温； （3）液体在等温下汽化； （4）理想气体在等温下压缩； （5）理想气体的绝热自由膨胀 使系统熵增加的过程是？,思考的角度：这些过程是否孤立系统的不可逆过程？ 变化的过程中微观态的数目如何变化？,不可逆,不可逆,
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