nullnull*普 通 物 理气体动理论 热力学考前辅导null*气体动理论热力学波动学光学（波动光学）第一部分 气体动理论引论研究分子运动的目的：1.揭示热现象的微观本质2.了解分子运动的微观规律对分子运动的认识（微观图景）1.分子数量巨大频繁碰撞 分子速率和运动方向不断改变null*2.分子不停地作无
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运动即每一瞬间，分子的运动方向和速度大小都是随机的，可以取任何值。3.大量分子运动有统计规律一、理想气体1.状态参量1
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大气压=质量 m [ kg ]或null*2.一定量理想气体状态方程表达式3： 分子数密度玻兹曼常数null* 系统的状态参量(PVT)不随时间改变。3.平衡态:null*二．宏观量的微观本质1．压强宏观量微观量2．温度T宏观量微观量温度唯一地与分子平均平动动能相联系同一温度下，各个分子动能不同，但大量分子平均平动动能相同。null*自由度3.内能：气体中所有分子 动能的总和 内能=分子数×（平均平动动能 +平均转动动能）null*自由度的概念以刚性分子（分子内原子间距离保持不变）为例单原子分子平动自由度 转动自由度 null*总自由度三原子分子(刚性分子)总自由度null*四原子分子三原子以上分子每增一原子，坐标数目增3，但固定边也增3。总自由度null*理想气体内能仅与温度有关温度改变，内能改变量为单原子分子双原子分子三原子和三原子以上对理想气体,内能是温度的单值函数理想气体的内能公式一定质量理想气体（刚性分子）的内能为null*答：B提示：都是1mol都在同一容器内null*答：Dnull*例3答：Anull*例4=null*1、分子的速率分布律平衡态下的气体系统中，分子速率为随机变量。可以取任何可以取的值。三、分子运动的微观统计规律但分子的速率分布，却是有规律的。表示在一定的温度下，速率在100m/s~200m/s区间内的分子数占总分子数的百分比多次统计，此百分比不变概率密度百分率=概率null*（1）任一小段曲线下面积（2）曲线下总面积1null*2.三种速率统计值在一定温度下，气体分子最可能具有的速率值。(3)不必记null*null*3.分布曲线与温度的关系T2null*提示:答: Dnull*例氢气和氧气在同一温度下的麦克司韦曲线如图，氧气分子的最可几（最概然）速率为答：（E）null*气体动理论公式null*第二部分 热力学从能量观点研究 机械运动与热运动的相互转化问题一、基本概念1、热力学系统：固、液、气态物质外界：作用于热力学系统的环境理想气体2、准静态过程:系统所经历的中间状态都可近似看作平衡态（过程无限缓慢）3、四种特殊过程：等温、等压、等容、绝热重点:热力学第一定律null*4.准静态过程的 P---V图(1)用P---V坐标系中的曲线代表状态变化过程----准静态过程曲线上每一点代表一种状态（2）等温过程双曲线T升高，曲线向远离原点的方向移动null*（3）等压过程（4）等容（等体）过程（5） 绝 热 过 程 null*2.特征：（1）系统不与外界交换热量的过程。即不吸热，不放热。（2）P,V,T三量均改变绝 热 线在A点绝热线比等温线陡!绝热绝热线与等温线比较等温null*二、功、内能增量、热量当活塞移动微小位移dx时，气体所作的元功为：系统体积由V1变为V2，所作总功为：（1）普遍情况1、气体作功null*讨论系统对外作正功；系统对外作负功；系统不作功。气体作功通过体积变化而实现外界对系统作功由定积分的几何意义可知，功的大小等于P—V 图上过程曲线P=P(V)下的面积。null*（2）等容过程体积不变（3）等压过程作功null*（4）等温过程 比较 a , b下的面积可知，
功的数值不仅与初态和终态有关，而且还依赖于所经历的中间状态，功与过程的路径有关。（功是过程量）(5)功与所经的过程有关null*2、内能增量3、热量Q热量的含意：高温物体与低温物体接触时，它们之间传递的那部分内能 热量是过程量,与气体所经过程有关。注意对气体不成立null*三、热力学第一定律对无限小过程：Q>0 吸热Q<0 放热null*1.等容(体)过程V=恒量 A=0则定容(体)摩尔热容为四、 热力学第一定律在等容、等压过程中应用1mol气体，当V不变时，温度升高dT所吸收的热量。系统从外界吸热全部用来增加自身的内能null*2.等压过程P=恒量则定压摩尔热容为null*3.等温过程T=恒量，E=o。则系统从热源吸热全部用来对外作功null*4 绝 热 过 程 绝热方程----P、V、T三量中任两个量满足的关系null*热力学第一定律在三个等值过程及绝热过程中的应用P,V,T均变null*“９Ｊ的热量传给氦气”是什么过程？绝热 等温 等压 等容答：Bnull*答：Bnull*五、循环过程：系统经历一系列变化后又回到初始状态的整个过程叫循环过程，简称循环。1、循环过程的特点：（3）P-V图上为一条闭合曲线（1）系统循环一周，内能不变 E=0热机----正循环----顺时针致冷机----逆循环----逆时针2热机效率：null*由两等温过程和两绝热过程组成其热机效率为3、卡诺循环null*提示：画P-V图<0(A)null*答:Cnull*六、热力学第二定律（1）表述之一：不可能制成一种循环动作的热机,, 只从单一热源吸取能量，使它完全变成有用功，而不产生其它影响。（开尔文表述）等温过程可使吸的热全部用来对外作功,但它不是循环过程.注意（2）表述之二：热量不可能自发地由低温物体传到高温物体。借助于致冷机当然可以把热量由低温物体 传递到高温物体，但要以外界作功为代价。注意null*4.热力学第二定律的重大意义（2）第二类永动机不可能（3）揭示了自然界一条重要规律：即含热现象的过程是不可逆的。某些过程只能沿单一方向进行。可逆过程: 在系统状态变化过程中,如果逆过程能重
复正过程的每一状态,而不引起其他变化. 可逆过程是一种理想的极限，只能接近，绝不
能真正达到。因为，实际过程都是以有限的速
度进行，且在其中包含摩擦，粘滞，电阻等耗
散因素，必然是不可逆的。null* 经验和事实表明，自然界中真实存在的过程都
是按一定方向进行的，都是不可逆的。气体的自由
膨胀是不可
逆的人的生命过程是不可逆的。自然界自发进行的过程都是不可逆的。null*（A）
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