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知識點六  平均碰撞頻率與平均自由程

1.平均碰撞頻率

單位時間內,分子與其它分子發(fā)生碰撞的平均次數(shù)。

1.平均碰撞頻率

 

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)生碰撞之間所通過的自由路程的平均值。

知識點七  內能、功 熱量

1. 內能          (重點)

理想氣體的內能由分子的平動以及轉動動能構成,表達式為:

只與溫度有關,是溫度的單值函數(shù)。系統(tǒng)內能的增減只與初末溫度相關

2.           (重點)

系統(tǒng)體積發(fā)生變化時,將伴隨系統(tǒng)對外界或者外界對系統(tǒng)做功

以右圖最簡單情況

導出做功表達式:

系統(tǒng)體積從v1變化到v2過程中,系統(tǒng)對外做功為:

pv圖中,過程曲線底下的面積即為系統(tǒng)對外做的功

注意,做功是過程量,在初末狀態(tài)相同的情況下,變化過程中做功可以不同

3. 熱量      (重點)

在功和內能的基礎上可進一步引入熱量的概念。

熱力學系統(tǒng)從外界吸收的熱量定義為:在不做功過程中系統(tǒng)內能的增量

注意:做功過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,如果不知氣體類型,也不知變化過程,但知道ab兩狀態(tài)的壓p, v,t,則可求出:

氣體的功        b  氣體內能的變化

氣體傳給外界的熱量

氣體的質量                

b

知識點八  熱力學第一定律

熱量、功、內能改變量之間的關系應滿足能量守恒,則應有: (必考)

q=w+ δe

注意符號規(guī)定:

從外界吸收熱量 q>0

系統(tǒng)對外界做功 w>0

無限小元過程,有 dq=de+dw

知識點九  熱力學第一定律對理想氣體等值過程的應用

1.等容過程 (重點)

系統(tǒng)體積不變,pv 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)

摩爾熱容:1mol物質溫度每升高或降低1k所吸收或者放出的熱量。

由于q是過程量,其改變量與t的改變量無固定關系,因過程而異。不同過程中,c是不同的 

摩爾定體熱容:定體變化過程中,1mol物質溫度每升高或降低1k所吸收或者放出的熱量。

摩爾定壓熱容:定體變化過程中,1mol物質溫度每升高或降低1k所吸收或者放出的熱量。

知識點十  絕熱過程

1.絕熱過程中的功與內能改變量

絕熱過程是指系統(tǒng)變化過程中

與外界無熱量交換。對應有

對外做功等于內能的減小量

2. 絕熱方程

絕熱過程中,p, v, t 都在變化,兩兩滿足的關系稱為絕熱方程。

推導:

  

3. 絕熱過程與等溫過程的對比

 

例題:分析如圖理想氣體三個過程的熱容量的正負

知識點十一  循環(huán)過程  熱機效率  制冷系數(shù)

1. 循環(huán)過程(重點)

一系統(tǒng)或工作物質(簡稱工質),經(jīng)歷一系列變化后又回到初始狀態(tài)的整個過程叫循環(huán)過程

循環(huán)為準靜態(tài)過程,在狀態(tài)圖中對應閉合曲線

循環(huán)分為正循環(huán)(順時針)與逆循環(huán)(逆時針)。

 

 

例題:高溫熱源是低溫熱源熱力學溫度的n倍,則理想氣體在一次卡諾循環(huán)中,傳給低溫熱源的熱量是從高溫熱源吸收的熱量的

 

知識點十二  熱力學第二定律

自然界中,不是所有滿足能量守恒的過程都能實現(xiàn)。

功熱轉換過程具有方向性

兩種描述:

1)(熱機)不可能從單一熱源吸收熱量,使它完全轉變?yōu)楣Γ灰鹌渌兓?/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

知識點十三  可逆過程與不可逆過程

定義:

設在某一過程p中,系統(tǒng)從狀態(tài)a變化到狀態(tài)b。如果能使系統(tǒng)進行逆向變化,從狀態(tài)b回復到初狀態(tài)a,而且在回復到初態(tài)a時,周圍的一切也都各自恢復原狀,過程p就稱為可逆過程。

如果系統(tǒng)不能回復到原狀態(tài)a,或者雖能回復到初態(tài)a,但周圍一切不能恢復原狀,那么過程p稱為不可逆過程

典型的不可逆過程

功熱轉換是不可逆的

熱傳導不可逆性

氣體向真空中絕熱自由膨脹的過程是不可逆的

含有非平衡因素的過程是不可逆的

例題:“理想氣體和單一熱源接觸做等溫膨脹時,吸收的熱量全部用來對外做功?!睂Υ苏f法,有如下幾種討論,哪種是正確的:

a)不違反熱力學第一定律,但違反熱力學第二定律

b)不違反熱力學第二定律,但違反熱力學第一定律

c)不違反熱力學第一定律,也不違反熱力學第二定律

d)違反熱力學第一定律,也違反熱力學第二定律

知識點十四  熱力學第二定律的統(tǒng)計意義

表述:一個不受外界影響的孤立系統(tǒng),其內部發(fā)生的過程,總是由概率小的狀態(tài)向概率大的狀態(tài)進行,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)進行,這是熱力學第二定律的統(tǒng)計意義

知識點十五  熱力學概率與熵

熱力學概率:任何一個宏觀狀態(tài)所對應的微觀狀態(tài)數(shù)稱為該宏觀狀態(tài)的熱力學概率用ω表示。 ω越大,宏觀狀態(tài)對應的微觀狀態(tài)數(shù)越多,分子運動的無序性就越大。

熵:用s表示,與ω的關系為s=k lnω,與ω相同,都是系統(tǒng)內分子熱運動無序性的一種量度。

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