高二物理競(jìng)賽：熱學(xué)小結(jié)課件

熱學(xué)小結(jié)一.

基本概念1.平衡態(tài)、準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程、可逆與不可逆過(guò)程2.系統(tǒng)(工質(zhì))、孤立系統(tǒng)、絕熱系統(tǒng)3.平衡態(tài)參量：P、V

、T、E、S…4.理想氣體模型二.

宏觀量與微觀量關(guān)系(氣體動(dòng)理論)1.

P和T微觀本質(zhì)？1

.2.

和E分子平均能量系統(tǒng)內(nèi)能狀態(tài)函數(shù)單原子(平)i=3剛性雙原子i=5(平+轉(zhuǎn))M氏分布—自由粒子分子速率按動(dòng)能分布(1)

物理意義：、、、、2

.(2)—mTv分析—不同相同氣體溫度氣體溫度分布情況(3)

三種統(tǒng)計(jì)速率vPvrmsv(4)

和影響本質(zhì)因素？3

.（5）B氏分布，重力場(chǎng)中等溫氣壓公式三.

熱力學(xué)規(guī)律1.物態(tài)方程理想氣體定量平衡態(tài)：兩平衡態(tài)：或或簡(jiǎn)化形式(過(guò)程方程)常見(jiàn)過(guò)程另:絕熱過(guò)程過(guò)程方程2.熱一定律元過(guò)程常見(jiàn)過(guò)程簡(jiǎn)化形式4

.3.W、Q、E一般性計(jì)算與過(guò)程有關(guān)—與過(guò)程無(wú)關(guān)5

.4.常見(jiàn)過(guò)程計(jì)算常見(jiàn)過(guò)程等體等壓等溫直線(xiàn)絕熱000“面積”式中6

.4.循環(huán)過(guò)程熱機(jī)致冷機(jī)卡諾循環(huán)四.

熱二定律與熵1.幾種表述開(kāi)氏克氏統(tǒng)計(jì)熱傳導(dǎo)不可逆性熱功轉(zhuǎn)換不可逆性自發(fā)過(guò)程(W

小W

大)方向性7

.2.熵—態(tài)函數(shù)—描述系統(tǒng)無(wú)序性克氏熵(熱力學(xué))(設(shè)計(jì)可逆過(guò)程計(jì)算)≥孤立系統(tǒng)>0不可逆過(guò)程=0可逆過(guò)程玻氏熵(廣義)、3.熵增加原理不可逆過(guò)程判斷相互8

.1、某剛性原子理想氣體，溫度為T(mén)，在平衡狀態(tài)下，下列各式的意義.分子的平均平動(dòng)動(dòng)能雙原子分子的平均轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能雙原子分子的平均總動(dòng)能1摩爾單原子氣體分子的內(nèi)能(1)

—(2)

—(3)

—(4)

—(5)

—m千克三原子氣體的內(nèi)能討論題與選擇題9

.2、容器中裝有理想氣體，容器以速率v運(yùn)動(dòng)，當(dāng)容器突然停止，則容器溫度將升高。

討論：

設(shè)容器中氣體質(zhì)量為m，有

若有兩個(gè)容器，一個(gè)裝有He，另一裝有H2氣，如果它們以相同速率運(yùn)動(dòng)，當(dāng)它們突然停止時(shí)，哪一個(gè)容器的溫度上升較高?！嘤捎?，且∴10

.3、說(shuō)明下列各式的物理意義

因?yàn)?即為速率間隔為內(nèi)分子數(shù)占總分子數(shù)的比率（概率）

因?yàn)榧幢硎咎幵谒俾蕝^(qū)間v→v+dv內(nèi)的分子數(shù)

表示速率間隔之間的分子數(shù)占總分子數(shù)的比率．(3)(2)(1)(理想氣體在平衡態(tài)下)11

.(４)表示分子平動(dòng)動(dòng)能的平均值。(５)速率間隔內(nèi)分子的平均速率的表示式是什么？速率大于vp的分子的平均速率表示式時(shí)什么？

由平均速率定義：＝12

.4、如圖所示的速率分布曲線(xiàn)，哪一圖中的兩條曲線(xiàn)表示同一溫度下氮?dú)夂脱鯕獾姆肿铀俾史植记€(xiàn)？哪條曲線(xiàn)為氧氣？

(A)(B)(C)(D)O2[B]13

.5.在恒定不變的壓強(qiáng)下，氣體分子的平均碰撞頻率與氣體的熱力學(xué)溫度T的關(guān)系為(A)與T無(wú)關(guān)。(B)與成正比。(C)與

成反比。(D)與T

成正比。[C]14

.[D]6.容器中儲(chǔ)有定量理想氣體,溫度為T(mén),分子質(zhì)量為m,則分子速度在x方向的分量的平均值為:（根據(jù)理想氣體分子模型和統(tǒng)計(jì)假設(shè)討論）（A）（C）（B）（D）15

.[C]8.一定量的理想氣體,經(jīng)歷某過(guò)程后,它的溫度升高了.則根據(jù)熱力學(xué)定律可以斷定：(1)

該理想氣體系統(tǒng)在此過(guò)程中吸了熱．(2)

在此過(guò)程中外界對(duì)該理想氣體系統(tǒng)作了正功.(3)

該理想氣體系統(tǒng)的內(nèi)能增加了．(4)

在此過(guò)程中理想氣體系統(tǒng)既從外界吸了熱,又對(duì)外作了正功．以上正確的斷言是：(A)(1)、(3).

(B)(2)、(3).(C)(3).

(D)(3)、(4).

18

.9.一定量某理想氣體所經(jīng)歷的循環(huán)過(guò)程是：從初態(tài)（V0，T0）開(kāi)始，先經(jīng)絕熱膨脹使其體積增大1倍，再經(jīng)等容升溫回復(fù)到初態(tài)溫度T0，最后經(jīng)等溫過(guò)程使其體積回復(fù)為V0，則氣體在此循環(huán)過(guò)程中：（A）內(nèi)能增加了；（B）從外界凈吸的熱量為正值。（C）對(duì)外作的凈功為正值；（D）對(duì)外作的凈功為負(fù)值；[D]19

.[A

]10.一定量的理想氣體從體積V1膨脹到體積V2分別經(jīng)歷的過(guò)程是：AB等壓過(guò)程；AC等溫過(guò)程；AD絕熱過(guò)程,其中吸熱最多的過(guò)程。（A）是AB

；（B）是A

C;（C）是AD

；（D）既是AB也是AC,兩過(guò)程吸熱一樣多。20

.計(jì)算題1.容器中儲(chǔ)有氧氣壓強(qiáng)P=2.026×105pa

溫度t=27℃,若分子的有效直徑

d=3.0×10-10m

計(jì)算:(1)單位體積中分子數(shù)n;(2)分子間的平均距離l;(3)氧分子質(zhì)量;(4)平均速率;(5)分子的平均動(dòng)能;(6)分子平均碰撞次數(shù)。l=(1/n)^(1/3)=2.75×10-9mn=4.8×1025m-3v=4.47×102m/s-1εk

=5kT/2=1.04×10-20JZ=8.57×109s-121

.

解

先計(jì)算該分子的自由度i,

即有

i

=

5

自由度，為雙原子剛性氣體分子，其中轉(zhuǎn)動(dòng)自由度為2，所以,由能量均分定理得2.某種理想氣體的定壓摩爾熱容量

求該氣體分子在T=273K時(shí)的平均轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能；因22

.3.已知平衡態(tài)下的N個(gè)粒子系統(tǒng),其速率分布曲線(xiàn)如圖，求(１)速率在間的粒子數(shù)。(２)速率分布函數(shù)的極大值為多少?(1)圖示知，在速率間隔中，曲線(xiàn)下的面積是總面積的一半，所以區(qū)間內(nèi)的粒子數(shù)是總粒子數(shù)的一半。(2)由歸一化條件,其總面積∴解:23

.4.如圖一金屬圓筒中盛有2mol的氮?dú)猓ㄒ暈槔硐霘怏w），用可動(dòng)活塞封住，圓筒侵在冰水混合物中。迅速推動(dòng)活塞，使氣體從標(biāo)準(zhǔn)位置（活塞位置A）壓縮到體積為原來(lái)的1/2的狀態(tài)（活塞位置B），然后維持活塞不動(dòng)，待氣體溫度下降至0℃，再讓活塞緩慢上升到位置A，完成一次循環(huán)。（λ冰=3.35×105J·Kg-1）（1）試在P--V

上畫(huà)出相應(yīng)的理想循環(huán)曲線(xiàn)；（2）若作80次循環(huán)放出的總熱量全部用來(lái)溶解冰，則有多少冰被溶化？冰水混合物AB24

.解

(1)理想循環(huán)曲線(xiàn)如圖。(T1)(T2)(T1)(2)等體過(guò)程放熱等溫過(guò)程吸熱絕熱過(guò)程γ=1.4系統(tǒng)循環(huán)一次放出的凈熱量溶解冰的質(zhì)量25

.7.（1）夏季的致冷空調(diào)，須將室內(nèi)熱量排到室外設(shè)為，若室內(nèi)溫度為室外溫度為，求該致冷機(jī)所需最小功率。（2）冬天將致冷機(jī)換向，使他從室外取熱傳入室內(nèi),若室外溫度為，室內(nèi)保持，仍然用上面的空調(diào)所耗功率，則每秒傳入室內(nèi)的熱量是多少？28

.

1

在一密閉容器內(nèi)，儲(chǔ)有A、B、C三種理想氣體，A氣體的分子數(shù)密度為n1，它產(chǎn)生的壓強(qiáng)為p1，B氣體的分子數(shù)密度為2n1，C氣體的分子數(shù)密度為3n1，則混合氣體的壓強(qiáng)為（A）3p1

（B）4p1

（C）5p1

（D）6p1

解p=p1+p2+p3=n1kT+2n1kT+3n1kT=6n1kT=6p1解2

室內(nèi)生起爐子后，溫度從15oC上升到27oC，設(shè)升溫過(guò)程中，室內(nèi)的氣壓保持不變，問(wèn)升溫后室內(nèi)分子數(shù)減少了百分之幾？3

一容器內(nèi)儲(chǔ)有氧氣，溫度為27oC，