[热学讲义提纲3.ppt

热 学 去粗取精，去伪存真 抓住主要矛盾—模型 锁定目标，抓住重点内容 高中物理竞赛内容 1、分子动理论 原子和分子的数量级 分子的热运动 布朗运动 气体分子速率分布律 （定性） 温度的微观意义 分子力 分子的动能和分子间的势能 物体的内能 2、气体的性质 热力学温标 气体实验定律 理想气体状态方程 普适气体恒量 理想气体状态方程的微观解释（定性） 3、热力学第一定律 理想气体的内能 热力学第一定律在理想气体等容、等压、等温过程中的应用 定容热容量和定压热容量 等温过程中的功（不推导） 绝热方程（不推导） 热机及效率 制冷机和制冷系数 4、热力学第二定律 热力学第二定律的定性表述 可逆过程与不可逆过程 宏观过程的不可逆性 理想气体的自由膨胀 热力学第二定律的统计意义 5、液体的性质 液体分子运动的特点 表面张力系数 球形液面下的附加压强 浸润现象和毛细现象（定性） 6、固体的性质 晶体和非晶体 空间点阵 固体分子运动的特点 7、物态变化 熔化和凝固 熔点 熔化热 蒸发和凝结 饱和气压 沸腾和沸点 汽化热 临界温度 固体的升华 空气的湿度和湿度计 露点 8、热传递的方式 传导 导热系数 对流 辐射 黑体辐射 斯特潘定律 9、热膨胀 热膨胀和膨胀系数 常见热学物理量及单位 温度T, 单位K 压强p，Pa或N/m2,其它atm,mmHg 体积V，m3 质量m，kg 摩尔质量M, 状态量、过程量 热学中常用的常量 普适气体常量： 玻尔兹曼常数： 阿佛加得罗常数： 满足：R=NAk 状态方程 重点 四个定律 第O定律—温度 第一定律—能量守恒与转化，重点 第二定律—热学过程的方向 第三定律—内能 分子动理论 小知识点：相变、附加压强，等等 3 气体平衡态的分子动理论基本概念 3.1 布朗运动 3.2 分子间的碰撞 平均自由程和碰撞频率 分子碰撞(散射)截面 气体分子按自由程的分布 3.3 分子按速度分布及按速率分布的统计描述 速度空间 速度分布函数 速率分布函数 3.4分子间的相互作用力 气体的分子参数(标况下） 1、分子密度（1mol） 2、分子平均距离L 3、估计水分子的大小 气体分子模型 例1 一容器储有氧气，压强为p=1.0atm,温度为27摄氏度，求 1）单位体积的分子数 2）氧气密度 3）氧分子质量 4）分子间平均距离 5）分子平均平动能 例2 质量为50.0g、温度为18.00C的氦气装在容积为10.0L的封闭容器内，容器以v=200m/s的速率做匀速直线运动。若容器突然停止，定向运动的动能全部转化为分子的热运动的动能，则平衡后氦气的温度和压强各增大到多少？ 例4：空气是由76%的氮气、23%的氧气、1%的氩气组成（其余气体很少，忽略不计），求空气的平均相对分子质量及在标况下的密度 微观配容与宏观分布 例5，由摩尔质量为m的气体组成密度均匀大气层包围半径为r，质量为M的行星。求行星表面上大气温度。大气层厚度为h《 r 例6，在圆筒活塞下盛有20g氦气，将它从 状态1（ ） 缓慢地过渡到状态2 （ ）。 如果压强与体积关系图像 是一条直线，求在这个过 程中达到的最高温度。 例7，用不导热材料制成圆筒容器，不导热隔板将容器分为两部分，其体积为V1和V2。第1部分内有温度T1和压强p1的气体，第2部分内有同种气体，但温度T2和压强p2。如果拿走隔板，则在容器内气体达到恒定时的温度为多少？ 例8，在圆筒容器内的活塞下有温度t = 20°C的饱和水蒸气。当保持恒温缓慢推进活塞时，容器里释放热量Q = 84KJ。求这时作用在活塞上的外力做多少功。 例9 绝热圆筒容器立在桌上， 借助导热的轻活塞A和不导热 的重活塞B将容器分成长均 为L = 0.4的两室，每室内 有1mol理想的单原子气体。 开始系统处于热平衡，缓慢加热气体，使它吸收热量Q = 200J。当活塞A和容器壁之间的摩擦力为多大时，该活塞将保持不动？活塞B可以无摩擦地运动。 例10， 据说在克尼菲勋爵档案 馆里发现一张有关理想气体循环过程图，由于年代久远，画已褪色且p（压强）和V（体积）坐标轴消失，仅保留两轴交点O。从对画的说明中可知，在A点气体温度最高，从V轴正方向看去沿逆时针向p轴正方向转角最小。试作图重建p和V轴的位置。 例11，在轻活塞下的容器内充氦气，活塞距容器底的高度为H，容器和 活塞绝热，活塞能无摩擦地移 动。从活塞上方某一高度无初 速度地释放弹性小球，为了在 系统稳定平衡（球落在活塞上） 时活塞位置不变，这个高度h 是多少？ 例12， 面包圈形的容器 里放置两个面积为S的薄