知識(shí)點(diǎn)六 平均碰撞頻率與平均自由程
1.平均碰撞頻率
單位時(shí)間內(nèi),分子與其它分子發(fā)生碰撞的平均次數(shù)。
2. 平均自由程
平均自由程(l):分子在連續(xù)兩次和其它分子發(fā)生碰撞之間所通過(guò)的自由路程的平均值。
知識(shí)點(diǎn)七 內(nèi)能、功 和 熱量
1. 內(nèi)能 (重點(diǎn))
理想氣體的內(nèi)能由分子的平動(dòng)以及轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能構(gòu)成,表達(dá)式為:
只與溫度有關(guān),是溫度的單值函數(shù)。系統(tǒng)內(nèi)能的增減只與初末溫度相關(guān)
2. 功 (重點(diǎn))
系統(tǒng)體積發(fā)生變化時(shí),將伴隨系統(tǒng)對(duì)外界或者外界對(duì)系統(tǒng)做功
以右圖最簡(jiǎn)單情況
導(dǎo)出做功表達(dá)式:
系統(tǒng)體積從v1變化到v2過(guò)程中,系統(tǒng)對(duì)外做功為:
pv圖中,過(guò)程曲線底下的面積即為系統(tǒng)對(duì)外做的功
注意,做功是過(guò)程量,在初末狀態(tài)相同的情況下,變化過(guò)程中做功可以不同
3. 熱量 (重點(diǎn))
在功和內(nèi)能的基礎(chǔ)上可進(jìn)一步引入熱量的概念。
熱力學(xué)系統(tǒng)從外界吸收的熱量定義為:在不做功過(guò)程中系統(tǒng)內(nèi)能的增量
注意:做功過(guò)程也可以伴隨著熱量的傳遞
例題:1mol單原子理想氣體從狀態(tài)a變化到狀態(tài)b,如果不知?dú)怏w類型,也不知變化過(guò)程,但知道a,b兩狀態(tài)的壓p, v,t,則可求出:
a 氣體的功 b 氣體內(nèi)能的變化
c 氣體傳給外界的熱量
d 氣體的質(zhì)量
選b
知識(shí)點(diǎn)八 熱力學(xué)第一定律
熱量、功、內(nèi)能改變量之間的關(guān)系應(yīng)滿足能量守恒,則應(yīng)有: (必考)
q=w+ δe
注意符號(hào)規(guī)定:
從外界吸收熱量 q>0
系統(tǒng)對(duì)外界做功 w>0
無(wú)限小元過(guò)程,有 dq=de+dw
知識(shí)點(diǎn)九 熱力學(xué)第一定律對(duì)理想氣體等值過(guò)程的應(yīng)用
1.等容過(guò)程 (重點(diǎn))
系統(tǒng)體積不變,p—v 圖上用一段平行于p軸的直線表示。
4. 理想氣體熱容量(重點(diǎn))
摩爾熱容:1mol物質(zhì)溫度每升高或降低1k所吸收或者放出的熱量。
由于q是過(guò)程量,其改變量與t的改變量無(wú)固定關(guān)系,因過(guò)程而異。不同過(guò)程中,c是不同的
摩爾定體熱容:定體變化過(guò)程中,1mol物質(zhì)溫度每升高或降低1k所吸收或者放出的熱量。
摩爾定壓熱容:定體變化過(guò)程中,1mol物質(zhì)溫度每升高或降低1k所吸收或者放出的熱量。
知識(shí)點(diǎn)十 絕熱過(guò)程
1.絕熱過(guò)程中的功與內(nèi)能改變量
絕熱過(guò)程是指系統(tǒng)變化過(guò)程中
與外界無(wú)熱量交換。對(duì)應(yīng)有
對(duì)外做功等于內(nèi)能的減小量
2. 絕熱方程
絕熱過(guò)程中,p, v, t 都在變化,兩兩滿足的關(guān)系稱為絕熱方程。
推導(dǎo):
3. 絕熱過(guò)程與等溫過(guò)程的對(duì)比
例題:分析如圖理想氣體三個(gè)過(guò)程的熱容量的正負(fù)
知識(shí)點(diǎn)十一 循環(huán)過(guò)程 熱機(jī)效率 制冷系數(shù)
1. 循環(huán)過(guò)程(重點(diǎn))
一系統(tǒng)或工作物質(zhì)(簡(jiǎn)稱工質(zhì)),經(jīng)歷一系列變化后又回到初始狀態(tài)的整個(gè)過(guò)程叫循環(huán)過(guò)程
循環(huán)為準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程,在狀態(tài)圖中對(duì)應(yīng)閉合曲線
循環(huán)分為正循環(huán)(順時(shí)針)與逆循環(huán)(逆時(shí)針)。
例題:高溫?zé)嵩词堑蜏責(zé)嵩礋崃W(xué)溫度的n倍,則理想氣體在一次卡諾循環(huán)中,傳給低溫?zé)嵩吹臒崃渴菑母邷責(zé)嵩次盏臒崃康?/span>
知識(shí)點(diǎn)十二 熱力學(xué)第二定律
自然界中,不是所有滿足能量守恒的過(guò)程都能實(shí)現(xiàn)。
功熱轉(zhuǎn)換過(guò)程具有方向性
兩種描述:
(1)(熱機(jī))不可能從單一熱源吸收熱量,使它完全轉(zhuǎn)變?yōu)楣?,而不引起其他變化?/span>
(2)不可能把熱量從低溫物體傳向高溫物體,而不引起其變化
1) 熱量不能自動(dòng)地從低溫物體傳向高溫物體
2) 若外界有變化,熱量可以從低溫物體傳向高溫物體
知識(shí)點(diǎn)十三 可逆過(guò)程與不可逆過(guò)程
定義:
設(shè)在某一過(guò)程p中,系統(tǒng)從狀態(tài)a變化到狀態(tài)b。如果能使系統(tǒng)進(jìn)行逆向變化,從狀態(tài)b回復(fù)到初狀態(tài)a,而且在回復(fù)到初態(tài)a時(shí),周圍的一切也都各自恢復(fù)原狀,過(guò)程p就稱為可逆過(guò)程。
如果系統(tǒng)不能回復(fù)到原狀態(tài)a,或者雖能回復(fù)到初態(tài)a,但周圍一切不能恢復(fù)原狀,那么過(guò)程p稱為不可逆過(guò)程
典型的不可逆過(guò)程
功熱轉(zhuǎn)換是不可逆的
熱傳導(dǎo)不可逆性
氣體向真空中絕熱自由膨脹的過(guò)程是不可逆的
含有非平衡因素的過(guò)程是不可逆的
例題:“理想氣體和單一熱源接觸做等溫膨脹時(shí),吸收的熱量全部用來(lái)對(duì)外做功?!睂?duì)此說(shuō)法,有如下幾種討論,哪種是正確的:
(a)不違反熱力學(xué)第一定律,但違反熱力學(xué)第二定律
(b)不違反熱力學(xué)第二定律,但違反熱力學(xué)第一定律
(c)不違反熱力學(xué)第一定律,也不違反熱力學(xué)第二定律
(d)違反熱力學(xué)第一定律,也違反熱力學(xué)第二定律
知識(shí)點(diǎn)十四 熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計(jì)意義
表述:一個(gè)不受外界影響的孤立系統(tǒng),其內(nèi)部發(fā)生的過(guò)程,總是由概率小的狀態(tài)向概率大的狀態(tài)進(jìn)行,由包含微觀狀態(tài)數(shù)目少的宏觀狀態(tài)向包含微觀狀態(tài)數(shù)目多的宏觀狀態(tài)進(jìn)行,這是熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計(jì)意義
知識(shí)點(diǎn)十五 熱力學(xué)概率與熵
熱力學(xué)概率:任何一個(gè)宏觀狀態(tài)所對(duì)應(yīng)的微觀狀態(tài)數(shù)稱為該宏觀狀態(tài)的熱力學(xué)概率用ω表示。 ω越大,宏觀狀態(tài)對(duì)應(yīng)的微觀狀態(tài)數(shù)越多,分子運(yùn)動(dòng)的無(wú)序性就越大。
熵:用s表示,與ω的關(guān)系為s=k lnω,與ω相同,都是系統(tǒng)內(nèi)分子熱運(yùn)動(dòng)無(wú)序性的一種量度。