热学资料.doc

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1、精品文档，仅供学习与交流，如有侵权请联系网站删除热学资料第一章 、理想气体物态方程；定义：1、温度定义：（P10）温度是决定一系统是否与其他系统处于热平衡的物理量，它的基本特征在于一切互为热平衡的系统都具有相同的温度值。2、温标三要素：（P11）选择测温质和测温参量；规定测温参量随温度的变化关系；选定标准温度点并规定其数值。3、平衡态：（P6）孤立系统最终达到的这种所有宏观性质都不随时间变化的状态叫做平衡态。4、平衡条件：（P6）力学平衡；热平衡；化学平衡。5、状态参量：（P7）几何参量；力学参量；化学参量；电磁参量。6、理想气体的物态方程：（P23）【例1-2（P25）】用以打气筒给自行车内

2、胎打气，每次可打进空气4.00*10-4m3。要使车胎在318K时与地面的接触面积为2.00*10-4m2,问须打气几次？已知车轮的负荷为50.0Kg，内胎容积为1.60*10-3m3,空气温度为270K，气压为1.01*105Pa。设胎内原来无气，外胎可看为柔软的。（与1.16二选一）解：以p1,T1,V1,M表示每次打进的空气的压强、温度、体积和摩尔质量，则根据理想气体物态方程，每次打进空气的质量为为承受给定的负荷，打气终了胎中气体压强为此时胎中气体质量为故打气次数为第一章习题：1.11（P30）容积为0.01m3的瓶内盛有氢气，假定在气焊过程中温度保持27不变，问当瓶内压强由49.110

3、5pa降为9.81105pa时，共用去了多少g氢气。解：气焊前后氢气的状态方程为则用去的质量为1.16（P31）有一打气筒，每打一次可将原来压强为p=1.01105Pa，温度t0=-3.0，体积为VO=4.010-3m3的空气压缩到容器内，设容器的容积V=1.5m3，问需打几次气,才能使容器内（原为真空）的空气温度为t=45，压强为2.02105Pa。 解：有气体状态方程，可得气体质量设打n次可以达到要求，每次打气的质量为m，则解出： (次)第二章 、热力学第一定律；定义：1、准静态过程：（P33）在过程进行中的每一时刻，系统都处于平衡态。2、非准静态过程：（P32)过程进行时间小于弛豫时间。

4、/3功：（P35） 热量：P39 内能：P384、 热力学第一定律：5、 热容：P47定压摩尔热容：定体摩尔热容：6、 热力学第一定律应用：P49-P52等体过程：V=C(常数)、Q=U 等压过程：P=C、等温过程：T=C、Q=A 绝热过程：Q=C 常量 常量 常量7、 循环过程：（热机）P63热机效率：【例2-9（P25）】在如图所示的循环（称为焦耳循环）中，设T1=300K，T2=400K，求效率。解：由循环图线可知，此循环中吸热与放热的数值为（因效率公式中Q2为正值，故T取T4-T1以便使T为正），于是 又由绝热过程方程可得故有 或于是 第二章 习题：2.22（P76）有1mol的氧气，

5、由态A等压膨胀到态B，再由B等体降压到态C，由C等温压缩回到态A，已知状态A:pA=1.01*105Pa,VA=2.24*10-2m3状态B:pB=1.01*105Pa,VB=4.48*10-2m3状态C:pC=5.05*104Pa,VC=4.48*10-2m3又,试求：（1）这循环中系统对外界做了多少功？（2）系统从高温热源吸热了多少？（3）此循环的效率？解：（1）A=AAB+ABC+AAC=PA(VB-VA)+PCVCln=690(J)(2) Q1=QAB=第三章 、热力学第二定律；定义：1、 热力学第二定律：两种经典表述（P79）：开尔文表述：不可能从单一热源吸取热量，使其完全变成有用的

6、功而不产生其他的影响。克劳修斯表述：不可能把热量从低温物体传到高温物体而不产生任何其他的影响。2、 实质（P84）：一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的。3、 公式（P101-102） 4、 熵和熵的增加原理（必考）（P106）：当热力学系统从一平衡态经绝热过程到达另一平衡态，它的熵永不减少。如果过程是可逆的，则熵的数值不变；如果过程是不可逆的，则熵的数值增加。【例3-2（P104）】试求1.00kg的水在标准状态下进行下述过程时熵的增量。（1）373K的水（态b）汽化为373K的水蒸气（态c）；（2）273K的水（态a）变为373K的水蒸气（态c），已知水的比定压热容为cp=4.18k

7、j/kg/K.解：为了根据（3-19式，即）计算熵的熵量，需设想系统所发生的状态变化是按某一可逆过程进行的，在一大气压下，水和水的饱和蒸汽的平衡温度为T=373K。设想有一恒温热源，其温度比373K大一无穷小量，令系统与这热源接触，缓慢地吸收热量而逐渐汽化，由于温差为无限小，状态变化过程进行得无限缓慢，系统在过程的每一步都近似处于平衡态，这个过程是可逆的，且温度不变由3-19式得系统在此过程中的熵增量为式中为水的汽化热，此结果说明水的汽化过程对应着熵的增加。（2） ac过程熵的增量Sac可分两步计算，先求273K的水吸热变为373K的水这一过程的Sab，这一过程一般是不可逆的，为了计算Sab，

8、可以假设这个加热过程是利用了从T1=273K到T2=373K之间的一系列温度彼此相差无限小的恒温热源对系统无限缓慢地供热完成的，对于这个设想的可逆等压过程，系统的熵增量为 第一问中已算出Sbs=6.03kJ/k,所以，由273K的水变成373K的水蒸气的熵增量为第三章 习题：3.14（P114）（1）质量为1kg,温度为273K的水与373K的热源接触，当温度盛高子373K时，系统（水与热源）的总熵变如何？（2） 假如水先与323K的热源接触达到平衡，再与373K的热源接触才使温度升至373K，怎么在此过程中水和两个热源组成的系统的总熵变如何？（3） 怎样将水由273K加热至373K才能使系统

9、的总熵变保持不变？设水的比热容为4.18J/g/K.解：（1）由于过程是不可逆的，为计算熵变可设想一等压可逆过程，则系统的总熵变为S=Ss+Sy=(2) 同样设想一等压可逆过程，使水由初温273K到达中温323K后到达终温373K，则系统的总熵变为（3） 首先使系统与外界绝热，其次使水的加热过程是可逆的，维持，需要温差无限小的一系列热源依次与水接触，逐渐升温就可以使系统的总熵值保持不变。3.15（P114）如图所示，1mol理想气体氢（=1.4）在状态1的参量为V1=2.0*10-2m3,T1=300K;在状态3的参量为V3=4.0*10-2m3,T=300K,图中1-3为等温线，1-4为绝热

10、线，1-2和4-3均为等压线，2-3为等体线，试分别由三条路径计算S3-S1;（1）1-2-3； （2）1-3； （3）1-4-3；解：（1）先等压再等体(2) 等温(3) 先绝热再等压第四章 、气体动理论；定义：1、 基本观点(P118）：一切宏观物体（不论它是气体、液体还是固体）都是由大量分子（或原子）组成的；所有的分子都在不停的、无规则的运动中；分子之间有相互作用力。2、 理想气体压强（重点）9P130-131)3、 (P134)4、 速率分布函数(P140) 5、 三种统计速率(P143)最概然速率 平均速率 方均根速率 6、 能量自由度均分（P154）：在温度为T的平衡态下，分子任何

11、一种运动形式的每一个自由度都具有相同的平均动能第四章 习题4.2（P167）质量m=10g的氮气，当压强p=1.01*215;10Pa，体积V=7.7*103cm3时，其分子平均平动动能是多少？解：由理想气体状态方程,可解出,则平=4.3(P167)在p=5x102Pa的压强下，气体占据V=4x103m3的容积，试求分子平动的总动能。解：由理想气体状态方程,则E=N平第五章 、气体内的输运过程；定义：1、 平均自由程(P172):分子在连续两次碰撞间所经过的自由路程的平均值，称为分子平均自由程。公式：2、 平均碰撞频率P1703、 三种输运现象的共性P183第六章 、实际气体 固体 液体；定义

12、：1、 范德瓦耳斯力方程（P193） 两影响因素（体积、引力）2、 绝热节流过程（P199）：在绝热条件下高温气体经过多孔塞或细孔流到低压一边的过程称为绝热节流过程。 焦耳-汤姆孙正效应 制冷效应 焦耳-汤姆孙负效应 制热效应第七章 、相变；定义：1、固液相变P262物质在一定的条件下，可以有固相转变为液相；也可以由液相转变为固相。前一过程称为熔化，后一过程称为结晶或凝固。(1) 表示在平衡态时，某一温度下，气体分子速率在v v +dv区间内的分子数占总分子数的百分比。(2) 表示在平衡态时，某一温度下，气体分子速率在v v +dv区间内的分子数。(3) 表示在平衡态时，某一温度下，在速率区间v1v2内的分子数占总分子数的百分比。(4) 表示在平衡态时，某一温度下,在速率区间v1v2内,分子出现的个数。(5) 表示在平衡态时，某一温度下，在v1v2 速率区间内的分子对平均速率的贡献。【精品文档】第 9 页