熱學(xué)復(fù)習(xí)課演示教學(xué)

1、第六、七章第六、七章 熱學(xué)復(fù)習(xí)熱學(xué)復(fù)習(xí)南南 京京 理理 工工 大大 學(xué)學(xué) 應(yīng)應(yīng) 用用 物物 理理 系系熱學(xué)復(fù)習(xí)課第六、七章第六、七章 熱學(xué)復(fù)習(xí)熱學(xué)復(fù)習(xí)南南 京京 理理 工工 大大 學(xué)學(xué) 應(yīng)應(yīng) 用用 物物 理理 系系一一 基本要求基本要求 五五 了解氣體分子平均碰撞次數(shù)和平均自由了解氣體分子平均碰撞次數(shù)和平均自由程程 . 四四 了解麥克斯韋速率分布律、了解麥克斯韋速率分布律、 速率分布速率分布函數(shù)和速率分布曲線的物理意義函數(shù)和速率分布曲線的物理意義 . 了解氣體分子了解氣體分子熱運(yùn)動的三種統(tǒng)計速度熱運(yùn)動的三種統(tǒng)計速度 . 六六 了解玻耳茲曼關(guān)系式了解玻耳茲曼關(guān)系式 .第六、七章第六、七章 熱學(xué)復(fù)

2、習(xí)熱學(xué)復(fù)習(xí)南南 京京 理理 工工 大大 學(xué)學(xué) 應(yīng)應(yīng) 用用 物物 理理 系系一一 基本要求基本要求第七章第七章 熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ) 一一 掌握內(nèi)能、功和熱量等概念掌握內(nèi)能、功和熱量等概念 . 理解準(zhǔn)靜理解準(zhǔn)靜態(tài)過程態(tài)過程 . 二二 掌握熱力學(xué)第一定律，能分析、計算理掌握熱力學(xué)第一定律，能分析、計算理想氣體在等體、等壓、等溫和絕熱過程中的功、想氣體在等體、等壓、等溫和絕熱過程中的功、熱量和內(nèi)能的改變量熱量和內(nèi)能的改變量 . 三三 理解循環(huán)的意義和循環(huán)過程中的能量轉(zhuǎn)理解循環(huán)的意義和循環(huán)過程中的能量轉(zhuǎn)換關(guān)系，會計算卡諾循環(huán)和其他簡單循環(huán)的效率換關(guān)系，會計算卡諾循環(huán)和其他簡單循環(huán)的效率 . 四四 了解

3、可逆過程和不可逆過程，了解熱力了解可逆過程和不可逆過程，了解熱力學(xué)第二定律和熵增加原理學(xué)第二定律和熵增加原理 .第六、七章第六、七章 熱學(xué)復(fù)習(xí)熱學(xué)復(fù)習(xí)南南 京京 理理 工工 大大 學(xué)學(xué) 應(yīng)應(yīng) 用用 物物 理理 系系基本內(nèi)容基本內(nèi)容第六章第六章 氣體動理學(xué)理論氣體動理學(xué)理論一、基本概念：一、基本概念：1 1、平衡態(tài)，準(zhǔn)靜態(tài)過程，理想氣體分子模型，、平衡態(tài)，準(zhǔn)靜態(tài)過程，理想氣體分子模型，統(tǒng)計假設(shè)統(tǒng)計假設(shè)2 2、氣體分子的自由度：、氣體分子的自由度： srti對于常溫下的剛性分子：對于常溫下的剛性分子：i = t + r（單原子、雙原（單原子、雙原子、多原子分子的分別為子、多原子分子的分別為3，5，

4、6）第六、七章第六、七章 熱學(xué)復(fù)習(xí)熱學(xué)復(fù)習(xí)南南 京京 理理 工工 大大 學(xué)學(xué) 應(yīng)應(yīng) 用用 物物 理理 系系3 3、三種特征速率（麥克斯韋速率分布下）、三種特征速率（麥克斯韋速率分布下）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基本內(nèi)容基本內(nèi)容第六、七章第六、七章 熱學(xué)復(fù)習(xí)熱學(xué)復(fù)習(xí)南南 京京 理理 工工 大大 學(xué)學(xué) 應(yīng)應(yīng) 用用 物物 理理 系系基本內(nèi)容基本內(nèi)容4 4、平均碰撞頻率：、平均碰撞頻率： 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、狀態(tài)方程：、狀態(tài)方程：理想氣體：理想氣體： RTpV范德瓦爾斯氣體（范德瓦爾斯氣體（1mol1mol）RTbVVap020的物理含義的物理含義和和要理解要理解bVa20第六、七章第六、七章 熱學(xué)復(fù)習(xí)熱學(xué)復(fù)習(xí)南南 京京 理理 工工 大大 學(xué)學(xué) 應(yīng)應(yīng) 用用 物物 理理 系系基本內(nèi)容基本內(nèi)容2 2、理想氣體的壓強(qiáng)公式、理想氣體的壓強(qiáng)公式Tknnnmpt323123 3、能量均分定理（剛性分子）、能量均分定理（剛性分子）剛性多原子分子剛性雙原子分子單原子分子kTkTkTkTiE2625232第六、七章第六、七章 熱學(xué)復(fù)習(xí)熱學(xué)復(fù)習(xí)南南 京京 理理

6、 工工 大大 學(xué)學(xué) 應(yīng)應(yīng) 用用 物物 理理 系系基本內(nèi)容基本內(nèi)容4 4、理想氣體的內(nèi)能公式：、理想氣體的內(nèi)能公式： RTiE25 5、麥克斯韋速率分布律（物理含義）：、麥克斯韋速率分布律（物理含義）： dekTmdfNdNkTm222342)(2其中，分布函數(shù)（物理含義）其中，分布函數(shù)（物理含義）222342)(2kTmekTmf歸一化條件歸一化條件1)(0df第六、七章第六、七章 熱學(xué)復(fù)習(xí)熱學(xué)復(fù)習(xí)南南 京京 理理 工工 大大 學(xué)學(xué) 應(yīng)應(yīng) 用用 物物 理理 系系基本內(nèi)容基本內(nèi)容6 6、玻爾茲曼分布律：、玻爾茲曼分布律： kTEkTEppenndzdydxendN00對于重力場：對于重力場： k

7、TmghkTmgheppenn00* *7 7、遷移過程基本公式：、遷移過程基本公式：（1 1）內(nèi)摩擦：）內(nèi)摩擦： SdyduFr31（2 2）熱傳導(dǎo)：）熱傳導(dǎo)： SdydTKdtdQVVCCK31（3 3）擴(kuò)）擴(kuò) 散：散： SdydDdtdM31D第六、七章第六、七章 熱學(xué)復(fù)習(xí)熱學(xué)復(fù)習(xí)南南 京京 理理 工工 大大 學(xué)學(xué) 應(yīng)應(yīng) 用用 物物 理理 系系基本內(nèi)容基本內(nèi)容第七章第七章 熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ)一、基本概念：一、基本概念：1 1、內(nèi)能、內(nèi)能 E：狀態(tài)量。：狀態(tài)量。 ),(VTEE 氣氣體體RTiTEE2)(理理想想氣氣體體2 2、功、功 A ：過程量。：過程量。 氣體準(zhǔn)靜態(tài)過程的膨脹壓縮功

8、為氣體準(zhǔn)靜態(tài)過程的膨脹壓縮功為 21,VVpdVApdVA規(guī)定系統(tǒng)對外做功規(guī)定系統(tǒng)對外做功A0,外界對系統(tǒng)做功外界對系統(tǒng)做功 A0，放出熱量，放出熱量Q0 第六、七章第六、七章 熱學(xué)復(fù)習(xí)熱學(xué)復(fù)習(xí)南南 京京 理理 工工 大大 學(xué)學(xué) 應(yīng)應(yīng) 用用 物物 理理 系系基本內(nèi)容基本內(nèi)容4 4、摩爾熱容、摩爾熱容 dTdQC1 對于理想氣體：對于理想氣體：（1 1）定容摩爾熱容：）定容摩爾熱容： RiCmV2,（2 2）定壓摩爾熱容：）定壓摩爾熱容： RiRCCmVmp22)(,（3 3）等溫摩爾熱容：）等溫摩爾熱容： mTC,（4 4）絕熱摩爾熱容：）絕熱摩爾熱容： 0mQC,（5 5）梅逸公式：）梅逸公

9、式： RCCmVmp,（6 6）比熱容比）比熱容比 iiCCmVmp)(,2第六、七章第六、七章 熱學(xué)復(fù)習(xí)熱學(xué)復(fù)習(xí)南南 京京 理理 工工 大大 學(xué)學(xué) 應(yīng)應(yīng) 用用 物物 理理 系系基本內(nèi)容基本內(nèi)容5 5、準(zhǔn)靜態(tài)過程，可逆過程和不可逆過程。、準(zhǔn)靜態(tài)過程，可逆過程和不可逆過程。6 6、熵、熵 狀態(tài)量。狀態(tài)量。 熵是系統(tǒng)無序度的量度，定義為熵是系統(tǒng)無序度的量度，定義為 ， 為系統(tǒng)某宏觀態(tài)對應(yīng)的微觀狀態(tài)數(shù)。為系統(tǒng)某宏觀態(tài)對應(yīng)的微觀狀態(tài)數(shù)。lnkS 二、基本定律和基本公式二、基本定律和基本公式1 1、熱力學(xué)第一定律：是熱運(yùn)動范圍內(nèi)的能量守、熱力學(xué)第一定律：是熱運(yùn)動范圍內(nèi)的能量守恒定律。表達(dá)式為：恒定律。表

10、達(dá)式為： 或或dAdEdQAEQ第六、七章第六、七章 熱學(xué)復(fù)習(xí)熱學(xué)復(fù)習(xí)南南 京京 理理 工工 大大 學(xué)學(xué) 應(yīng)應(yīng) 用用 物物 理理 系系基本內(nèi)容基本內(nèi)容2 2、熱力學(xué)第二定律：具體表述很多，最著名的、熱力學(xué)第二定律：具體表述很多，最著名的有開爾文表述和克勞修斯表述，這兩種表述是等有開爾文表述和克勞修斯表述，這兩種表述是等價的。價的。 熱力學(xué)第二定律指明了自然界中一切實際的熱熱力學(xué)第二定律指明了自然界中一切實際的熱力學(xué)宏觀過程都是單向的、不可逆的。力學(xué)宏觀過程都是單向的、不可逆的。 熱力學(xué)第二定律的微觀意義：不可逆過程熱力學(xué)第二定律的微觀意義：不可逆過程的實質(zhì)是從一個概率較小的宏觀狀態(tài)向概率較大的

11、實質(zhì)是從一個概率較小的宏觀狀態(tài)向概率較大的宏觀狀態(tài)的轉(zhuǎn)變過程。的宏觀狀態(tài)的轉(zhuǎn)變過程。第六、七章第六、七章 熱學(xué)復(fù)習(xí)熱學(xué)復(fù)習(xí)南南 京京 理理 工工 大大 學(xué)學(xué) 應(yīng)應(yīng) 用用 物物 理理 系系基本內(nèi)容基本內(nèi)容熱力學(xué)第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式：熱力學(xué)第二定律的數(shù)學(xué)表達(dá)式：（1 1）熵增加原理（對孤立系統(tǒng)或絕熱過程）：）熵增加原理（對孤立系統(tǒng)或絕熱過程）： 0dS012SSS或或式中，不等號對應(yīng)不可逆過程，等號對應(yīng)可逆過程。式中，不等號對應(yīng)不可逆過程，等號對應(yīng)可逆過程。（2 2）克勞修斯不等式：）克勞修斯不等式： TdQdS )()(2112TdQSSS式中，不等號對應(yīng)不可逆過程，等號對應(yīng)可逆過程。式中，不等

12、號對應(yīng)不可逆過程，等號對應(yīng)可逆過程。第六、七章第六、七章 熱學(xué)復(fù)習(xí)熱學(xué)復(fù)習(xí)南南 京京 理理 工工 大大 學(xué)學(xué) 應(yīng)應(yīng) 用用 物物 理理 系系基本內(nèi)容基本內(nèi)容3 3、循環(huán)效率：、循環(huán)效率： 1211QQQA式中，式中，A 為一循環(huán)過程中系統(tǒng)對外所做的凈功；為一循環(huán)過程中系統(tǒng)對外所做的凈功；Q1 為一循環(huán)過程中系統(tǒng)吸收熱量的總和；為一循環(huán)過程中系統(tǒng)吸收熱量的總和； Q2 為為一循環(huán)過程中系統(tǒng)放出熱量的總和（絕對值）。一循環(huán)過程中系統(tǒng)放出熱量的總和（絕對值）。121TT卡對于卡諾循環(huán)則有：對于卡諾循環(huán)則有：式中，式中，T1 和和 T2 分別為高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩吹臏囟取７謩e為高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩吹臏囟?。第六、七章第六、七?熱學(xué)復(fù)習(xí)熱學(xué)復(fù)習(xí)南南 京京 理理 工工 大大 學(xué)學(xué) 應(yīng)應(yīng) 用用 物物 理理 系系基本內(nèi)容基本內(nèi)容4 4、致冷系數(shù)：、致冷系數(shù)： 2122QQQAQw式中，式中，A 為一循環(huán)過程中外界對系統(tǒng)所做的功；為一循環(huán)過程中外界對系統(tǒng)所做的功；Q2為一循環(huán)過程中系統(tǒng)從低溫?zé)嵩次盏臒崃?；為一循環(huán)過程中系統(tǒng)從低溫?zé)嵩次盏臒崃浚籕1 為一循環(huán)過程中系統(tǒng)向高溫?zé)嵩捶懦龅臒崃?。為一循環(huán)過程中系統(tǒng)向高溫?zé)嵩捶懦龅臒崃?。對于卡諾循環(huán)則有：對于卡諾循環(huán)則有：212TTTw卡5