注册工程师考试-物理.ppt
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1、1,普 通 物 理,气体动理论 热力学,考前辅导,2,气体动理论,热力学,波动学,光学(波动光学),第一部分 气体动理论,引论,研究分子运动的目的:,1.揭示热现象的微观本质,2.了解分子运动的微观规律,对分子运动的认识(微观图景),1.分子数量巨大,频繁碰撞 分子速率和运动方向不断改变,3,2.分子不停地作无规则运动,即每一瞬间,分子的运动方向和速度大小都是随机的,可以取任何值。,3.大量分子运动有统计规律,一、理想气体,1.状态参量,1标准大气压=,质量 m kg ,或,4,2.一定量理想气体状态方程,表达式1:,普适气体常量,由,表达式3:,分子数密度,玻兹曼常数,5,系统的状态参量(P
2、VT)不随时间改变。,3.平衡态:,6,二宏观量的微观本质,1压强,分子数密度,分子平均平动动能,宏观量,微观量,具有统计意义,2温度T,宏观量,微观量,温度唯一地与分子平均平动动能相联系,同一温度下,各个分子动能不同,但大量分子平均平动动能相同。,7,即,自由度,3.内能:气体中所有分子 动能的总和,内能=分子数(平均平动动能 +平均转动动能),8,自由度的概念,以刚性分子(分子内原子间距离保持不变)为例,单原子分子,平动自由度,转动自由度,总自由度,9,总自由度,即,三原子分子(刚性分子),总自由度,即,10,四原子分子,三原子以上分子,每增一原子,坐标数目,增3,但固定边也增3。,总自由
3、度,即,11,理想气体内能仅与温度有关,温度改变,内能改变量为,单原子分子,双原子分子,三原子和三原子以上,对理想气体,内能是温度的单值函数,理想气体的内能公式,一定质量理想气体(刚性分子)的内能为,12,答:B,提示:,都是1mol,都在同一容器内,13,答:D,平均动能=平均平动动能 + 平均转动动能,14,例3,答:A,15,例4,=,16,1、分子的速率分布律,平衡态下的气体系统中,分子速率为随机变量。可以取任何可以取的值。,三、分子运动的微观统计规律,但分子的速率分布,却是有规律的。,表示在一定的温度下,速率在100m/s200m/s区间内的分子数占总分子数的百分比,多次统计,此百分
4、比不变,概率密度,百分率=概率,17,(1)任一小段曲线下面积,(2)曲线下总面积,1,分子出现在 区间内的分子数与总分子数的百分比,分子速率分布函数,18,2.三种速率统计值,(1)最可几速率(最概然速率),在一定温度下,气体分子最可能具有的速率值。,(3),不必记,19,都与 成正比, 与 成反比,20,3.分布曲线与温度的关系,温度越高,分布曲线中的最概然速率 增大,但归一化条件要求曲线下总面积不变,因此分布曲线宽度增大,高度降低。,T2,21,“平均平动动能相同”即,提示:,答: D,22,例,氢气和氧气在同一温度下的麦克司韦曲线如图,氧气分子的最可几(最概然)速率为,答:(E),23
5、,气体动理论公式,24,第二部分 热力学,从能量观点研究 机械运动与热运动的相互转化问题,一、基本概念,1、热力学系统:,固、液、气态物质,外界:作用于热力学系统的环境,理想气体,2、准静态过程:系统所经历的中间状态都可近似看作平衡态(过程无限缓慢),3、四种特殊过程:等温、等压、等容、绝热,重点:热力学第一定律,25,4.准静态过程的 P-V图,(1)用P-V坐标系中的曲线代表状态变化过程-准静态过程,曲线上每一点代表一种状态,(2)等温过程,双曲线,即,T升高,曲线向远离原点的方向移动,26,(3)等压过程,(4)等容(等体)过程,(5) 绝 热 过 程,27,2.特征:(1)系统不与外界
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