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物理热学第一课 ——主讲：西安马工 YY教室 2015年1月16 日晚八点 基础物理 • 考试大纲 （分值12分） 1 热学 气体状态参量 平衡态 理想气体状态方程 理想气体的压力和温度的统计解释 能量按自由度均分原理 理想气体内 平均碰撞次数和平均自由程 麦克斯韦 速率分布律 功 热量 内 热力学第一定律及其对理想气体等值过程和绝热过程的应用 气 体的摩尔热容 循环过程 热机效率 热力学第二定律及其统计意义 可逆过程和 不可逆过程 熵 2 波动学 机械波的产生和传播 简谐波表达式 波的能量 驻波 声速 超声波 次声波 多普勒效应 3 光学 相干光的获得 杨氏双缝干涉 光程 薄膜干涉 迈克尔干涉仪 惠更斯-菲涅耳原 理 单缝衍射 光学仪器分辨本领 x射线衍射 自然光和偏振光 布儒斯特定律 马 吕斯定律 双折射现象 偏振光的干涉 人工双折射及应用 第一节 气体分子动理 • 一、基本概念 （一）平衡状态 平衡态：在没有外界影响的条件下，系统内各处宏观性 质（压强P、体积V 、温度T ）处处均匀且不再随时间变化 的那个状态称气体处在平衡态。热力学平衡态是一种动态 平衡，称之为热动平衡。 （二）平衡过程 当系统和外界有能量交换时，系统的状态就会发生变化。 系统从一个平衡态到另一个平衡态的变化过程，称为状态 变化过程，简称过程。如果系统状态变化所经历的所有中 间状态都无限接近平衡状态，这个过程称为准静态过程 （或平衡过程）。 第一节 气体分子动理 （三）状态参量 用来描述气体处在平衡态时的宏观状态（压强、体积、温 度等）的物理量。状态量（如P、V 、T ）的函数称为状态函 数（如内 E、熵S等）。 压强 P ：作用于容器器壁单位面积上的压力 温度 T ：是大量气体分子平均平动动能的量度，也是分子热运动剧烈程度 的量度 o 单位:开尔文（K），热力学温度T和摄氏温度t C的关系：T=t+273.15 体积 V ：分子无规则热运动所能达到的空间 第一节 气体分子动理 （四）气体分子的热运动及其基本特征 所有物质（包括气体）的分子都在永不停息的作无规则的 热运动，这种运动的剧烈程度随温度变化。大量分子呈现 一幅纷繁动乱的图景，但它们遵循一定的统计规律。 （五）理想气体的微观模型 1、分子本身的线度，可看作无体积大小的质点。 2、分子之间以及分子与器壁之间的碰撞是完全弹性碰撞。 3、除碰撞外，分子之间以及分子与器壁之间无相互作用。 4 、统计性假设：沿各个方向运动的分子数相等，分子沿各 个方向的分量的各种平均值相等。 第一节 气体分子动理 （六）气体分子的自由度（i） 自由度：描述物体位置所需的最少坐标数。 单原子分子：可看作质点，只有平动，i=3 刚性双原子分子：3个平动自由度，2个转动自由度，i=5 刚性三原子以上分子：3个平动自由度，3个转动自由度，室 温情况下绝大多数气体分子不考虑振动则总自由度为i=6 第一节 气体分子动理 （七）理想气体的内 气体分子热运动的动能（包括平动、转动和振动的动能） 和分子之间的相互作用势能的总和称为气体的内能。 理想气体的内能：系统内全部分子 （刚性分子）的动能之 和。 第一节 气体分子动理 二、基本内容 • （一）理想气体状态方程 • （二）理想气体的压强公式 • （三）理想气体的温度公式（或能量公式） • （四）能量按自由度均分定理 • （五）麦克斯韦速率分布律 • （六）平均碰撞频率 和平均自由程 第一节 气体分子动理 （一）理想气体状态方程 1. 一定质量的理想气体从状态I （P1,V1,T