热学复习课演示教学

1、第六、七章第六、七章 热学复习热学复习南南 京京 理理 工工 大大 学学 应应 用用 物物 理理 系系热学复习课第六、七章第六、七章 热学复习热学复习南南 京京 理理 工工 大大 学学 应应 用用 物物 理理 系系一一 基本要求基本要求 五五 了解气体分子平均碰撞次数和平均自由了解气体分子平均碰撞次数和平均自由程程 . 四四 了解麦克斯韦速率分布律、了解麦克斯韦速率分布律、 速率分布速率分布函数和速率分布曲线的物理意义函数和速率分布曲线的物理意义 . 了解气体分子了解气体分子热运动的三种统计速度热运动的三种统计速度 . 六六 了解玻耳兹曼关系式了解玻耳兹曼关系式 .第六、七章第六、七章 热学复

2、习热学复习南南 京京 理理 工工 大大 学学 应应 用用 物物 理理 系系一一 基本要求基本要求第七章第七章 热力学基础热力学基础 一一 掌握内能、功和热量等概念掌握内能、功和热量等概念 . 理解准静理解准静态过程态过程 . 二二 掌握热力学第一定律，能分析、计算理掌握热力学第一定律，能分析、计算理想气体在等体、等压、等温和绝热过程中的功、想气体在等体、等压、等温和绝热过程中的功、热量和内能的改变量热量和内能的改变量 . 三三 理解循环的意义和循环过程中的能量转理解循环的意义和循环过程中的能量转换关系，会计算卡诺循环和其他简单循环的效率换关系，会计算卡诺循环和其他简单循环的效率 . 四四 了解

3、可逆过程和不可逆过程，了解热力了解可逆过程和不可逆过程，了解热力学第二定律和熵增加原理学第二定律和熵增加原理 .第六、七章第六、七章 热学复习热学复习南南 京京 理理 工工 大大 学学 应应 用用 物物 理理 系系基本内容基本内容第六章第六章 气体动理学理论气体动理学理论一、基本概念：一、基本概念：1 1、平衡态，准静态过程，理想气体分子模型，、平衡态，准静态过程，理想气体分子模型，统计假设统计假设2 2、气体分子的自由度：、气体分子的自由度： srti对于常温下的刚性分子：对于常温下的刚性分子：i = t + r（单原子、双原（单原子、双原子、多原子分子的分别为子、多原子分子的分别为3，5，

4、6）第六、七章第六、七章 热学复习热学复习南南 京京 理理 工工 大大 学学 应应 用用 物物 理理 系系3 3、三种特征速率（麦克斯韦速率分布下）、三种特征速率（麦克斯韦速率分布下）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基本内容基本内容第六、七章第六、七章 热学复习热学复习南南 京京 理理 工工 大大 学学 应应 用用 物物 理理 系系基本内容基本内容4 4、平均碰撞频率：、平均碰撞频率： 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、状态方程：、状态方程：理想气体：理想气体： RTpV范德瓦尔斯气体（范德瓦尔斯气体（1mol1mol）RTbVVap020的物理含义的物理含义和和要理解要理解bVa20第六、七章第六、七章 热学复习热学复习南南 京京 理理 工工 大大 学学 应应 用用 物物 理理 系系基本内容基本内容2 2、理想气体的压强公式、理想气体的压强公式Tknnnmpt323123 3、能量均分定理（刚性分子）、能量均分定理（刚性分子）刚性多原子分子刚性双原子分子单原子分子kTkTkTkTiE2625232第六、七章第六、七章 热学复习热学复习南南 京京 理理

6、 工工 大大 学学 应应 用用 物物 理理 系系基本内容基本内容4 4、理想气体的内能公式：、理想气体的内能公式： RTiE25 5、麦克斯韦速率分布律（物理含义）：、麦克斯韦速率分布律（物理含义）： dekTmdfNdNkTm222342)(2其中，分布函数（物理含义）其中，分布函数（物理含义）222342)(2kTmekTmf归一化条件归一化条件1)(0df第六、七章第六、七章 热学复习热学复习南南 京京 理理 工工 大大 学学 应应 用用 物物 理理 系系基本内容基本内容6 6、玻尔兹曼分布律：、玻尔兹曼分布律： kTEkTEppenndzdydxendN00对于重力场：对于重力场： k

7、TmghkTmgheppenn00* *7 7、迁移过程基本公式：、迁移过程基本公式：（1 1）内摩擦：）内摩擦： SdyduFr31（2 2）热传导：）热传导： SdydTKdtdQVVCCK31（3 3）扩）扩 散：散： SdydDdtdM31D第六、七章第六、七章 热学复习热学复习南南 京京 理理 工工 大大 学学 应应 用用 物物 理理 系系基本内容基本内容第七章第七章 热力学基础热力学基础一、基本概念：一、基本概念：1 1、内能、内能 E：状态量。：状态量。 ),(VTEE 气气体体RTiTEE2)(理理想想气气体体2 2、功、功 A ：过程量。：过程量。 气体准静态过程的膨胀压缩功

8、为气体准静态过程的膨胀压缩功为 21,VVpdVApdVA规定系统对外做功规定系统对外做功A0,外界对系统做功外界对系统做功 A0，放出热量，放出热量Q0 第六、七章第六、七章 热学复习热学复习南南 京京 理理 工工 大大 学学 应应 用用 物物 理理 系系基本内容基本内容4 4、摩尔热容、摩尔热容 dTdQC1 对于理想气体：对于理想气体：（1 1）定容摩尔热容：）定容摩尔热容： RiCmV2,（2 2）定压摩尔热容：）定压摩尔热容： RiRCCmVmp22)(,（3 3）等温摩尔热容：）等温摩尔热容： mTC,（4 4）绝热摩尔热容：）绝热摩尔热容： 0mQC,（5 5）梅逸公式：）梅逸公

9、式： RCCmVmp,（6 6）比热容比）比热容比 iiCCmVmp)(,2第六、七章第六、七章 热学复习热学复习南南 京京 理理 工工 大大 学学 应应 用用 物物 理理 系系基本内容基本内容5 5、准静态过程，可逆过程和不可逆过程。、准静态过程，可逆过程和不可逆过程。6 6、熵、熵 状态量。状态量。 熵是系统无序度的量度，定义为熵是系统无序度的量度，定义为 ， 为系统某宏观态对应的微观状态数。为系统某宏观态对应的微观状态数。lnkS 二、基本定律和基本公式二、基本定律和基本公式1 1、热力学第一定律：是热运动范围内的能量守、热力学第一定律：是热运动范围内的能量守恒定律。表达式为：恒定律。表

10、达式为： 或或dAdEdQAEQ第六、七章第六、七章 热学复习热学复习南南 京京 理理 工工 大大 学学 应应 用用 物物 理理 系系基本内容基本内容2 2、热力学第二定律：具体表述很多，最著名的、热力学第二定律：具体表述很多，最著名的有开尔文表述和克劳修斯表述，这两种表述是等有开尔文表述和克劳修斯表述，这两种表述是等价的。价的。 热力学第二定律指明了自然界中一切实际的热热力学第二定律指明了自然界中一切实际的热力学宏观过程都是单向的、不可逆的。力学宏观过程都是单向的、不可逆的。 热力学第二定律的微观意义：不可逆过程热力学第二定律的微观意义：不可逆过程的实质是从一个概率较小的宏观状态向概率较大的

11、实质是从一个概率较小的宏观状态向概率较大的宏观状态的转变过程。的宏观状态的转变过程。第六、七章第六、七章 热学复习热学复习南南 京京 理理 工工 大大 学学 应应 用用 物物 理理 系系基本内容基本内容热力学第二定律的数学表达式：热力学第二定律的数学表达式：（1 1）熵增加原理（对孤立系统或绝热过程）：）熵增加原理（对孤立系统或绝热过程）： 0dS012SSS或或式中，不等号对应不可逆过程，等号对应可逆过程。式中，不等号对应不可逆过程，等号对应可逆过程。（2 2）克劳修斯不等式：）克劳修斯不等式： TdQdS )()(2112TdQSSS式中，不等号对应不可逆过程，等号对应可逆过程。式中，不等

12、号对应不可逆过程，等号对应可逆过程。第六、七章第六、七章 热学复习热学复习南南 京京 理理 工工 大大 学学 应应 用用 物物 理理 系系基本内容基本内容3 3、循环效率：、循环效率： 1211QQQA式中，式中，A 为一循环过程中系统对外所做的净功；为一循环过程中系统对外所做的净功；Q1 为一循环过程中系统吸收热量的总和；为一循环过程中系统吸收热量的总和； Q2 为为一循环过程中系统放出热量的总和（绝对值）。一循环过程中系统放出热量的总和（绝对值）。121TT卡对于卡诺循环则有：对于卡诺循环则有：式中，式中，T1 和和 T2 分别为高温热源和低温热源的温度。分别为高温热源和低温热源的温度。第六、七章第六、七章 热学复习热学复习南南 京京 理理 工工 大大 学学 应应 用用 物物 理理 系系基本内容基本内容4 4、致冷系数：、致冷系数： 2122QQQAQw式中，式中，A 为一循环过程中外界对系统所做的功；为一循环过程中外界对系统所做的功；Q2为一循环过程中系统从低温热源吸收的热量；为一循环过程中系统从低温热源吸收的热量；Q1 为一循环过程中系统向高温热源放出的热量。为一循环过程中系统向高温热源放出的热量。对于卡诺循环则有：对于卡诺循环则有：212TTTw卡5