熱學復習課演示教學

1、第六、七章第六、七章 熱學復習熱學復習南南 京京 理理 工工 大大 學學 應應 用用 物物 理理 系系熱學復習課第六、七章第六、七章 熱學復習熱學復習南南 京京 理理 工工 大大 學學 應應 用用 物物 理理 系系一一 基本要求基本要求 五五 了解氣體分子平均碰撞次數(shù)和平均自由了解氣體分子平均碰撞次數(shù)和平均自由程程 . 四四 了解麥克斯韋速率分布律、了解麥克斯韋速率分布律、 速率分布速率分布函數(shù)和速率分布曲線的物理意義函數(shù)和速率分布曲線的物理意義 . 了解氣體分子了解氣體分子熱運動的三種統(tǒng)計速度熱運動的三種統(tǒng)計速度 . 六六 了解玻耳茲曼關系式了解玻耳茲曼關系式 .第六、七章第六、七章 熱學復

2、習熱學復習南南 京京 理理 工工 大大 學學 應應 用用 物物 理理 系系一一 基本要求基本要求第七章第七章 熱力學基礎熱力學基礎 一一 掌握內能、功和熱量等概念掌握內能、功和熱量等概念 . 理解準靜理解準靜態(tài)過程態(tài)過程 . 二二 掌握熱力學第一定律，能分析、計算理掌握熱力學第一定律，能分析、計算理想氣體在等體、等壓、等溫和絕熱過程中的功、想氣體在等體、等壓、等溫和絕熱過程中的功、熱量和內能的改變量熱量和內能的改變量 . 三三 理解循環(huán)的意義和循環(huán)過程中的能量轉理解循環(huán)的意義和循環(huán)過程中的能量轉換關系，會計算卡諾循環(huán)和其他簡單循環(huán)的效率換關系，會計算卡諾循環(huán)和其他簡單循環(huán)的效率 . 四四 了解

3、可逆過程和不可逆過程，了解熱力了解可逆過程和不可逆過程，了解熱力學第二定律和熵增加原理學第二定律和熵增加原理 .第六、七章第六、七章 熱學復習熱學復習南南 京京 理理 工工 大大 學學 應應 用用 物物 理理 系系基本內容基本內容第六章第六章 氣體動理學理論氣體動理學理論一、基本概念：一、基本概念：1 1、平衡態(tài)，準靜態(tài)過程，理想氣體分子模型，、平衡態(tài)，準靜態(tài)過程，理想氣體分子模型，統(tǒng)計假設統(tǒng)計假設2 2、氣體分子的自由度：、氣體分子的自由度： srti對于常溫下的剛性分子：對于常溫下的剛性分子：i = t + r（單原子、雙原（單原子、雙原子、多原子分子的分別為子、多原子分子的分別為3，5，

4、6）第六、七章第六、七章 熱學復習熱學復習南南 京京 理理 工工 大大 學學 應應 用用 物物 理理 系系3 3、三種特征速率（麥克斯韋速率分布下）、三種特征速率（麥克斯韋速率分布下）RTRTmkTp414. 122最概然速率最概然速率平均速率平均速率RTRTmkTdf60. 188)(0方均根速率方均根速率RTRTmkTdf732. 133)(21022基本內容基本內容第六、七章第六、七章 熱學復習熱學復習南南 京京 理理 工工 大大 學學 應應 用用 物物 理理 系系基本內容基本內容4 4、平均碰撞頻率：、平均碰撞頻率： ndZ225 5、平均自由程：、平均自由程： pdkTndZ2222

5、1二、基本定律和基本公式：二、基本定律和基本公式：1 1、狀態(tài)方程：、狀態(tài)方程：理想氣體：理想氣體： RTpV范德瓦爾斯氣體（范德瓦爾斯氣體（1mol1mol）RTbVVap020的物理含義的物理含義和和要理解要理解bVa20第六、七章第六、七章 熱學復習熱學復習南南 京京 理理 工工 大大 學學 應應 用用 物物 理理 系系基本內容基本內容2 2、理想氣體的壓強公式、理想氣體的壓強公式Tknnnmpt323123 3、能量均分定理（剛性分子）、能量均分定理（剛性分子）剛性多原子分子剛性雙原子分子單原子分子kTkTkTkTiE2625232第六、七章第六、七章 熱學復習熱學復習南南 京京 理理

6、 工工 大大 學學 應應 用用 物物 理理 系系基本內容基本內容4 4、理想氣體的內能公式：、理想氣體的內能公式： RTiE25 5、麥克斯韋速率分布律（物理含義）：、麥克斯韋速率分布律（物理含義）： dekTmdfNdNkTm222342)(2其中，分布函數(shù)（物理含義）其中，分布函數(shù)（物理含義）222342)(2kTmekTmf歸一化條件歸一化條件1)(0df第六、七章第六、七章 熱學復習熱學復習南南 京京 理理 工工 大大 學學 應應 用用 物物 理理 系系基本內容基本內容6 6、玻爾茲曼分布律：、玻爾茲曼分布律： kTEkTEppenndzdydxendN00對于重力場：對于重力場： k

7、TmghkTmgheppenn00* *7 7、遷移過程基本公式：、遷移過程基本公式：（1 1）內摩擦：）內摩擦： SdyduFr31（2 2）熱傳導：）熱傳導： SdydTKdtdQVVCCK31（3 3）擴）擴 散：散： SdydDdtdM31D第六、七章第六、七章 熱學復習熱學復習南南 京京 理理 工工 大大 學學 應應 用用 物物 理理 系系基本內容基本內容第七章第七章 熱力學基礎熱力學基礎一、基本概念：一、基本概念：1 1、內能、內能 E：狀態(tài)量。：狀態(tài)量。 ),(VTEE 氣氣體體RTiTEE2)(理理想想氣氣體體2 2、功、功 A ：過程量。：過程量。 氣體準靜態(tài)過程的膨脹壓縮功

8、為氣體準靜態(tài)過程的膨脹壓縮功為 21,VVpdVApdVA規(guī)定系統(tǒng)對外做功規(guī)定系統(tǒng)對外做功A0,外界對系統(tǒng)做功外界對系統(tǒng)做功 A0，放出熱量，放出熱量Q0 第六、七章第六、七章 熱學復習熱學復習南南 京京 理理 工工 大大 學學 應應 用用 物物 理理 系系基本內容基本內容4 4、摩爾熱容、摩爾熱容 dTdQC1 對于理想氣體：對于理想氣體：（1 1）定容摩爾熱容：）定容摩爾熱容： RiCmV2,（2 2）定壓摩爾熱容：）定壓摩爾熱容： RiRCCmVmp22)(,（3 3）等溫摩爾熱容：）等溫摩爾熱容： mTC,（4 4）絕熱摩爾熱容：）絕熱摩爾熱容： 0mQC,（5 5）梅逸公式：）梅逸公

9、式： RCCmVmp,（6 6）比熱容比）比熱容比 iiCCmVmp)(,2第六、七章第六、七章 熱學復習熱學復習南南 京京 理理 工工 大大 學學 應應 用用 物物 理理 系系基本內容基本內容5 5、準靜態(tài)過程，可逆過程和不可逆過程。、準靜態(tài)過程，可逆過程和不可逆過程。6 6、熵、熵 狀態(tài)量。狀態(tài)量。 熵是系統(tǒng)無序度的量度，定義為熵是系統(tǒng)無序度的量度，定義為 ， 為系統(tǒng)某宏觀態(tài)對應的微觀狀態(tài)數(shù)。為系統(tǒng)某宏觀態(tài)對應的微觀狀態(tài)數(shù)。lnkS 二、基本定律和基本公式二、基本定律和基本公式1 1、熱力學第一定律：是熱運動范圍內的能量守、熱力學第一定律：是熱運動范圍內的能量守恒定律。表達式為：恒定律。表

10、達式為： 或或dAdEdQAEQ第六、七章第六、七章 熱學復習熱學復習南南 京京 理理 工工 大大 學學 應應 用用 物物 理理 系系基本內容基本內容2 2、熱力學第二定律：具體表述很多，最著名的、熱力學第二定律：具體表述很多，最著名的有開爾文表述和克勞修斯表述，這兩種表述是等有開爾文表述和克勞修斯表述，這兩種表述是等價的。價的。 熱力學第二定律指明了自然界中一切實際的熱熱力學第二定律指明了自然界中一切實際的熱力學宏觀過程都是單向的、不可逆的。力學宏觀過程都是單向的、不可逆的。 熱力學第二定律的微觀意義：不可逆過程熱力學第二定律的微觀意義：不可逆過程的實質是從一個概率較小的宏觀狀態(tài)向概率較大的

11、實質是從一個概率較小的宏觀狀態(tài)向概率較大的宏觀狀態(tài)的轉變過程。的宏觀狀態(tài)的轉變過程。第六、七章第六、七章 熱學復習熱學復習南南 京京 理理 工工 大大 學學 應應 用用 物物 理理 系系基本內容基本內容熱力學第二定律的數(shù)學表達式：熱力學第二定律的數(shù)學表達式：（1 1）熵增加原理（對孤立系統(tǒng)或絕熱過程）：）熵增加原理（對孤立系統(tǒng)或絕熱過程）： 0dS012SSS或或式中，不等號對應不可逆過程，等號對應可逆過程。式中，不等號對應不可逆過程，等號對應可逆過程。（2 2）克勞修斯不等式：）克勞修斯不等式： TdQdS )()(2112TdQSSS式中，不等號對應不可逆過程，等號對應可逆過程。式中，不等

12、號對應不可逆過程，等號對應可逆過程。第六、七章第六、七章 熱學復習熱學復習南南 京京 理理 工工 大大 學學 應應 用用 物物 理理 系系基本內容基本內容3 3、循環(huán)效率：、循環(huán)效率： 1211QQQA式中，式中，A 為一循環(huán)過程中系統(tǒng)對外所做的凈功；為一循環(huán)過程中系統(tǒng)對外所做的凈功；Q1 為一循環(huán)過程中系統(tǒng)吸收熱量的總和；為一循環(huán)過程中系統(tǒng)吸收熱量的總和； Q2 為為一循環(huán)過程中系統(tǒng)放出熱量的總和（絕對值）。一循環(huán)過程中系統(tǒng)放出熱量的總和（絕對值）。121TT卡對于卡諾循環(huán)則有：對于卡諾循環(huán)則有：式中，式中，T1 和和 T2 分別為高溫熱源和低溫熱源的溫度。分別為高溫熱源和低溫熱源的溫度。第六、七章第六、七章 熱學復習熱學復習南南 京京 理理 工工 大大 學學 應應 用用 物物 理理 系系基本內容基本內容4 4、致冷系數(shù)：、致冷系數(shù)： 2122QQQAQw式中，式中，A 為一循環(huán)過程中外界對系統(tǒng)所做的功；為一循環(huán)過程中外界對系統(tǒng)所做的功；Q2為一循環(huán)過程中系統(tǒng)從低溫熱源吸收的熱量；為一循環(huán)過程中系統(tǒng)從低溫熱源吸收的熱量；Q1 為一循環(huán)過程中系統(tǒng)向高溫熱源放出的熱量。為一循環(huán)過程中系統(tǒng)向高溫熱源放出的熱量。對于卡諾循環(huán)則有：對于卡諾循環(huán)則有：212TTTw卡5