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文檔簡介
1、大學(xué)物理(熱學(xué))知識點總結(jié)1教學(xué)育人1、理想氣體的壓強2、理想氣體的溫度和平均平動動能3.摩爾理想氣體內(nèi)能一、基本物理概念:一個分子的總平均動能為每一個自由度的平均動能為2教學(xué)育人5、理想氣體的摩爾熱容定體摩爾熱容 定壓摩爾熱容 熱容比 6、卡諾循環(huán)平均碰撞頻率平均自由程4、氣體分子的平均碰撞頻率和平均自由程3教學(xué)育人過程特征過程方程吸收熱量對外作功內(nèi)能增量等容過程等壓過程等溫過程絕熱過程二、基本方程 1、理想氣體的狀態(tài)方程 4教學(xué)育人2、麥克斯韋速率分布函數(shù) 三種速率: 最概然速率算術(shù)平均速率方均根速率5教學(xué)育人3、麥克斯韋速度分布函數(shù)4、玻耳茲曼分布律重力場中粒子按高度的分布大氣壓強隨高度
2、的變化5、準靜態(tài)過程的功6、熱力學(xué)第一定律:6教學(xué)育人7、 循環(huán)過程 卡諾循環(huán)(1)熱機效率與制冷系數(shù)卡諾熱機效率(2)卡諾循環(huán)8、熱力學(xué)第二定律的兩種表述(1)開爾文表述 不可能從單一熱源吸收熱量,使之完全變?yōu)橛杏玫墓Χ划a(chǎn)生其它影響。(2)克勞修斯表述 不可能把熱量從低溫物體傳到高溫物體而不引起外界的變化。7教學(xué)育人9、熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計意義 孤立系統(tǒng)內(nèi)發(fā)生的自發(fā)過程總是從包含微觀態(tài)數(shù)少的宏觀態(tài)向包含微觀態(tài)數(shù)多的宏觀態(tài),即從熱力學(xué)概率小的狀態(tài)向熱力學(xué)概率大的狀態(tài)轉(zhuǎn)變。10、熱力學(xué)第二定律的數(shù)學(xué)表達形式 熵增加原理玻爾茲曼熵克勞修斯熵熵增加原理8教學(xué)育人習(xí) 題v f(v)O a b1、圖示
3、的兩條曲線分別表示在相同溫度下氧氣和氫氣分子的速 率分布曲線;令 分別表示氧氣和氫氣的最概 然速率,則A)圖中a 表示氧氣分子的速率分布曲線;B)圖中a 表示氧氣分子的速率分布曲線;C)圖中表示氧氣分子的速率分布曲線; D)圖中表示氧氣分子的速率分布曲線; 9教學(xué)育人2、兩瓶不同種類的理想氣體,它們的溫度和壓強都相同,但 體積不同,則單位體積內(nèi)的氣體分子數(shù) n ,單位體積內(nèi)氣 體分子的總平動動能(EK / V ),單位體積內(nèi)的氣體質(zhì)量 ,分別有如下的關(guān)系:A)n 不同, (EK / V )不同, 不同。B)n 不同, (EK / V )不同, 相同。C)n 相同, (EK / V )相同, 不
4、同。D)n 相同, (EK / V )相同, 相同。3、在標(biāo)準狀態(tài)下,若氧氣(視為剛性雙原子分子的理想氣體) 和氦氣的體積比V1 / V2=1 / 2 ,則其內(nèi)能之比E1 / E2為: A)3 / 10 B)1 / 2C) 5 / 6 D) 5 /310教學(xué)育人4、下列各圖所示的速率分布曲線,哪一圖中的兩條曲線能是 同一溫度下氮氣和氦氣的分子速率分布曲線11教學(xué)育人5、一定量理想氣體從體積V1 膨脹到體積V2 分別經(jīng)歷的過程是: AB等壓過程;AC等溫過程;AD絕熱過程。其中吸 熱最多的過程:A)是AB。 B)是AC 。 C)是AD。D)既是AB,也是AC, 兩過程吸熱一樣多。6、一定量的理想
5、氣體,經(jīng)歷某過程后,它的溫度升高了。則 根據(jù)熱力學(xué)定律可以斷定: 理想氣體系統(tǒng)在此過程中吸了熱。 在此過程中外界對理想氣體系統(tǒng)作了功。 理想氣體系統(tǒng)的內(nèi)能增加了。 理想氣體系統(tǒng)既從外界吸了熱,又對外作了功。A) B) C) D) E) 12教學(xué)育人A) b1a過程放熱,作負功;b2a過程放熱,作負功 B) b1a過程吸熱,作負功;b2a過程放熱,作負功 C)b1a過程吸熱,作正功;b2a過程吸熱,作負功 D) b1a過程放熱,作正功;b2a過程吸熱,作正功7、bca為理想氣體絕熱過程,b1a和b2a是任意過程,則上述兩過程中氣體作功與吸收熱量的情況是: p O V b 1 2 a c 8、處于
6、重力場中的某種氣體,在高度Z 處單位體積內(nèi)的分子數(shù)即分子數(shù)密度為 n 。若f(v)是分子的速率分布函數(shù),則坐標(biāo) x x + dx 、y y + dy 、z z + dz 介于區(qū)間內(nèi),速率介于v v + dv 區(qū)間內(nèi)的分子數(shù) dN =( )13教學(xué)育人1、有一定量的理想氣體,從初狀態(tài) a (P1 、V1 )開始,經(jīng)過一個等容過程達到壓強為P1 / 4 的 b 態(tài),再經(jīng)過一個等壓過程達到狀態(tài)C ,最后經(jīng)過等溫過程而完成一個循環(huán), 求:該循環(huán)過程中系統(tǒng)對外作的功A 和所吸收的熱量Q。解:由已知可得:循環(huán)過程14教學(xué)育人2. (8-4)0.02kg的氦氣(視為理想氣體),溫度由170C升為270C,若
7、在升溫過程中,(1)體積保持不變;(2)壓強保持不變;(3)不與外界交換熱量,試分別求出氣體內(nèi)能的改變、吸收的熱量、外界對氣體所作的功。15教學(xué)育人3 一定量的單原子分子理想氣體,從初態(tài)A出發(fā),沿圖示直線過程變到另一狀態(tài)B,又經(jīng)過等容、等壓兩過程回到狀態(tài)A (1) 求AB,BC,CA各過程中系統(tǒng)對外所作的功A,內(nèi)能的增量E以及所吸收的熱量Q (2) 整個循環(huán)過程中系統(tǒng)對外所作的總功以及從外界吸收的總熱量(過程吸熱的代數(shù)和) 解:(1) AB: E1= CV (TB-TA)=3(pBVB-pAVA) /2=750 J Q=A1+E1950 J =200 JBC: A2 =0 E2 = CV (T
8、C-TB)=3( PCVC-PBVB ) /2 =-600 J Q2 =A2 +E2 -600 J CA: A3 = PA (VAVC)=100 J Q3 =A3+E3-250 J 2) A= A1 +A2 +A3 =100 JQ= Q1 +Q2 +Q3 =100 J 16教學(xué)育人4汽缸內(nèi)有2 mol氦氣,初始溫度為27,體積為20 L(升),先將氦氣等壓膨脹,直至體積加倍,然后絕熱膨脹,直至回復(fù)初溫為止把氦氣視為理想氣體試求: (1) 在pV圖上大致畫出氣體的狀態(tài)變化過程 (2) 在這過程中氦氣吸熱多少? (3) 氦氣的內(nèi)能變化多少? (4) 氦氣所作的總功是多少?(普適氣體常量R=8.31
9、 解:(1) pV圖如圖 (2) T 1(27327) K300 K 據(jù) V1 /T1 =V 2 /T2 , 得 T2 = V2 T1 /V1 600 K Q = Cp (T2-T1) = 1.25104 J (3) E0 (4) 據(jù) Q = A + E AQ1.25104 J 0pV1217教學(xué)育人5一定量的某種理想氣體進行如圖所示的循環(huán)過程。已知氣體在狀態(tài)A的溫度為TA=300K,求(1)氣體在狀態(tài)B、C的溫度;(2)各過程中氣體對外所作的功;(3)經(jīng)過整個循環(huán)過程,氣體從外界吸收的總熱量(各過程吸熱的代數(shù)和)0p(Pa)BAC100V(m3)132300解:由圖pA=300 Pa,pB
10、= pC =100 Pa;VA=VC=1 m3,VB =3 m3 (1) CA為等體過程,據(jù)方程pA/TA= pC /TC可得 TC = TA pC / pA =100 K BC為等壓過程,據(jù)方程VB/TB=VC/TC得 TB=TCVB/VC=300 K (2) 各過程中氣體所作的功分別為 AB: BC: A2 = pB (VC-VB ) = -200 J CA: A3 =0 (3) 整個循環(huán)過程中氣體所作總功為 A= A1 +A2 +A3 =200 J 因為循環(huán)過程氣體內(nèi)能增量為E=0,因此該循環(huán)中氣體總吸熱 Q =A+E =200 J =400 J18教學(xué)育人6 3mol溫度為T0=273
11、K的理想氣體,先經(jīng)等溫過程體積膨脹到原來的5倍,然后等容加熱,使其末態(tài)的壓強剛好等于初始壓強,整個過程傳給氣體的熱量為8104J, 試畫出此過程的p-V圖,并求這種氣體的比熱容比=Cp/CV值。 (摩爾氣體常量R=8.31J/mol K)解:初態(tài)參量p0、V0、T0末態(tài)參量p0、5V0、T 由 p0V0 /T0 = p0(5V0) /T 得 T = 5T0 pV圖如圖所示 等溫過程: E=0 QT =AT =( M /Mmol )RT ln(V2 /V1) =3RT0ln5 =1.09104 J 等體過程: AV = 0 QV =EV = ( M /Mmol )CVT =( M /Mmol )CV(4T0) =3.28103CV 由 Q= QT +QV 得 CV =(QQT )/(3.28103)=21.0 Jmol-1K-1 19教學(xué)育人7 1mol 氦氣作如圖所示的可逆循環(huán)過程,其中ab和cd是絕熱過程,bc和da是等容過程,已知V1=16.4L, V2=32.8L, pa=1atm, pb=3.18atm, pc=4atm, pd=1.26atm,試求(1)T1=? T2=?T3=? T4=?(2)Ec=?(3)在一循環(huán)過程中氦氣所作的凈功A=? (1atm=1.013105Pa)0p(atm)dcV(l)V1V2pcabbpbpdpa解:(1) Ta = pa V
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