《热学复习.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《热学复习.ppt(51页珍藏版)》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、第七章第七章 回顾回顾7-2理想气体的压强与温度理想气体的压强与温度分子每一个自由度的平均动能分子每一个自由度的平均动能一个分子的总平均能量为一个分子的总平均能量为 摩尔理想气体的内能摩尔理想气体的内能理想气体的温度理想气体的温度:7-3 能量按自由度均分定理能量按自由度均分定理7-1理想气体状态方程理想气体状态方程或或7-4麦克斯韦麦克斯韦速率速率分布率分布率理想气体的压强理想气体的压强统计统计+力学力学1 1摩尔理想气体的内能摩尔理想气体的内能在状态图在状态图(P PV V 图、图、P PT T 图、图、V VT T 图图)上上(p2,V2)(p1,V1)(p,V)VO p一个点一个点代表
2、一个代表一个平衡态平衡态一条曲线一条曲线代表一个代表一个准静态过程准静态过程 7-1理想气体状态方程理想气体状态方程或或练习练习1 1、温度公式、温度公式方均根速率方均根速率平均平动动能平均平动动能平均平动动能是温度的单值函数从微观上看,温度表示气体分子热运动剧烈程度。从微观上看,温度表示气体分子热运动剧烈程度。2 2、压强公式、压强公式公式公式1 1公式公式2 2公式公式3 3练习练习3 3、能量均分定理能量均分定理分子动能分子动能=平动动能平动动能+转动动能转动动能+振动动能振动动能分子平均动能分子平均动能 在温度为在温度为T T 的平衡态下,气体分子每个自由度所对应的的平衡态下,气体分子
3、每个自由度所对应的平平均动能均动能都等于都等于kT/2 一个分子的平均能量一个分子的平均能量分子的自由度:分子的自由度:t+r+s令:令:i=t+r+2s则:则:平平动t转动r振振动s单原子分子3003双原子分子刚性3205非刚性3217多原子分子刚性(原子排列在一直线上)32055kT/2刚性(原子排列不在一直线上)33066kT/2非刚性不做要求一个分子的自由度与平均总能量一个分子的自由度与平均总能量特性特性分子类型分子类型分子的平均总能量记住:记住:单原子分子单原子分子:i=3刚性双原子分子:刚性双原子分子:i=5刚性多原子分子(原子排列刚性多原子分子(原子排列在同一直线)(在同一直线)
4、(CO2):):i=6i=5刚性多原子分子(原子排列刚性多原子分子(原子排列不在同一直线)不在同一直线):对理想气体,分子间的势能为零,只有动能、对理想气体,分子间的势能为零,只有动能、“没有没有”势能势能.理想气体内能理想气体内能1.内能:内能:内能是气体内所有分子的内能是气体内所有分子的动能动能与分子间的与分子间的相互作用势相互作用势能能的的总和总和。2.理想气体内能理想气体内能理想气体内能理想气体内能 是其所有分子的平均能量之和是其所有分子的平均能量之和。质量为质量为M的理想气体内能的理想气体内能 理想气体内能只是温度的函数,且和热力学温度理想气体内能只是温度的函数,且和热力学温度T成正
5、比。成正比。练习cc面积面积面积面积三、麦克斯韦速率分布三、麦克斯韦速率分布三种速率均与三种速率均与 成成正比正比,与与 成成反比反比,但三者有一个确定的比例关,但三者有一个确定的比例关系系;三种速率使用于不同的场合。三种速率使用于不同的场合。三个速率的比较三个速率的比较vp-用于讨论速率分布用于讨论速率分布-用于计算分子的平均平动动能用于计算分子的平均平动动能-用于讨论分子碰撞用于讨论分子碰撞三种速率的使用场合三种速率的使用场合地球形成之初,大气中有大量的氢、氦(地球形成之初,大气中有大量的氢、氦(H2和和He分子的分子的方均方均根速率根速率只有逃逸速率的只有逃逸速率的1/6),),但很多但
6、很多H2分子和分子和He原子的原子的方方均根速率均根速率超过了地球表面的逃逸速率超过了地球表面的逃逸速率(11.2km/s),故现今地球,故现今地球大气大气中已中已没有氢和氦没有氢和氦了。了。N2和和O2分子的分子的方均根速率方均根速率只有逃逸速率的只有逃逸速率的1/25,故地球,故地球大大气气中有中有大量的氮气大量的氮气(占大气质量的占大气质量的76%)和和氧气氧气(占大气质量的占大气质量的23%)。温度越高,速率温度越高,速率大的分子数越多大的分子数越多讨论:讨论:1、同一气体不同温度下速率分布比较、同一气体不同温度下速率分布比较比较比较 的高低的高低讨论:讨论:2、同一温度下不同种气体速
7、率分布比较、同一温度下不同种气体速率分布比较分子质量越小,速率分子质量越小,速率大的分子数越多。大的分子数越多。比较比较 的大小的大小练习麦克斯韦速率分布率练习练习:例:例7-4,7-6作业:作业:7-3,7-5,7-6,7-7,7-10,7-13,7-151 1、功、功功的计算:功的计算:功的图示:功的图示:12A功的功的正负:正负:气体体积膨胀,气体体积膨胀,A0.气体体积压缩,气体体积压缩,A0.气体放出热量,气体放出热量,Q0,A=S逆循环(制冷循环),逆时针,逆循环(制冷循环),逆时针,A0,A=-S热机效率热机效率三、循环过程三、循环过程E=0 净热净热=净净功功例例 一定量的一定
8、量的单单原子分子理想气体,从初原子分子理想气体,从初态态A出出发发,沿,沿图图示示直直线过线过程程变变到另一状到另一状态态B,又,又经过经过等容、等等容、等压压两两过过程回到程回到状状态态A。求求(1)各各过过程系程系统对统对外所作的功、吸收的外所作的功、吸收的热热量、量、内能内能变变化;(化;(2)整个循)整个循环过环过程中系程中系统对统对外所作的外所作的总总功以功以及从外界吸收的及从外界吸收的净热净热量量;(3)循循环环效率效率oBCA2 2、卡诺循环、卡诺循环A1423卡诺循环由两个等温过程和两个绝热过程组成。卡诺循环由两个等温过程和两个绝热过程组成。可逆卡诺热机的效率可逆卡诺热机的效率
9、任意卡诺热机的效率任意卡诺热机的效率两个热源的温差越大,两个热源的温差越大,热机的效率越高。热机的效率越高。练习:例题:8-1,2,5,6,7习题:8-2,3,4,6,7,10,13,14,15界必须作功:一、可逆过程和不可逆过程一、可逆过程和不可逆过程1.1.可逆过程可逆过程:系统由一初态出发,经某过程到达一末态后,如果系统由一初态出发,经某过程到达一末态后,如果存在另一过程,能使系统回到初态而不在外界留下任何变化存在另一过程,能使系统回到初态而不在外界留下任何变化(即即系统和外界都恢复了原状系统和外界都恢复了原状),则原过程叫做,则原过程叫做可逆过程可逆过程.2.2.不可逆过程不可逆过程:
10、系统经某过程由一初态到达末态后,如不可能使系统经某过程由一初态到达末态后,如不可能使系统和外界都完全复原,则此过程称系统和外界都完全复原,则此过程称不可逆过程。不可逆过程。结论:结论:只有无摩擦的准静态过程才是可逆过程。一只有无摩擦的准静态过程才是可逆过程。一切与热现象有关的实际宏观过程都不可逆。切与热现象有关的实际宏观过程都不可逆。给出了热力学过程方向性给出了热力学过程方向性(1)热传导过程不可逆)热传导过程不可逆(2)功热转换过程不可逆)功热转换过程不可逆(3)气体自由膨胀过程不可逆)气体自由膨胀过程不可逆(4 4)无摩擦准静态过程的可逆性。)无摩擦准静态过程的可逆性。可逆过程和不可逆过程
11、二、热力学第二定律二、热力学第二定律热力学第二定律的开尔文表述:热力学第二定律的开尔文表述:不可能从不可能从单一热源吸收热全部用来对外作功而不产生其它影响。单一热源吸收热全部用来对外作功而不产生其它影响。实质:功变热是不可逆的实质:功变热是不可逆的.注意:在理想气体等温膨胀过程中,从注意:在理想气体等温膨胀过程中,从单一热源吸收热全部用单一热源吸收热全部用来对外作功。不违反热力学第二定律来对外作功。不违反热力学第二定律热力学第二定律的克劳修斯表述:热力学第二定律的克劳修斯表述:不可能把热量从低温物传到高温物体而不产生其它影响不可能把热量从低温物传到高温物体而不产生其它影响.实质:热传递是不可逆的。实质:热传递是不可逆的。注意:制冷机把热量从低温物传到高温物体。不违反热力学第注意:制冷机把热量从低温物传到高温物体。不违反热力学第二定律二定律“理想气体和单一热源接触作等温膨胀时,吸收的热量全部用来对外作功。”对此说法,有如下几种评论,哪种是正确的?(A)不违反热力学第一定律,但违反热力学第二定律(B)不违反热力学第二定律,但违反热力学第一定律(C)不违反热力学第一定律,也不违反热力学第二定律(D)违反热力学第一定律,也违反热力学第二定律
限制150内