2011全国注册电气工程师辅导教材-基础物理课件.ppt

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1、普通物理气体动理论热力学考前辅导1考试大纲热学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22.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]摩尔质量M=分子量压强P[Pa---帕斯卡]体积V温度T或32.一定量理想气体状态方程表达式1：普适气体常量表达式2：由表达式3：分子数密度玻兹曼常数4系统的状态参量(PV

2、T)不随时间改变。3.平衡态: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）5二．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。6即自由度3.内能：气体中所有分子动能的总和单原子气体----所有分子平动动能的总和多单原子气体----所有分子平动动能+转动动能的总和内能=分子数×（平均平动动能+平均转动动能）7自由度的概念以刚性分子（分子内原子间距离保持不变）为例定义：确定一个物体的空间位置所需要的独立坐标数目。以记之。单原子分子

3、平动自由度转动自由度总自由度8总自由度即三原子分子(刚性分子)总自由度即双原子分子(刚性分子)9四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。总自由度即10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11答：B例1某容器内贮有1mol氢和氦，设各自对器壁产生的压强分别为和，则两者的关系是提示：都是1mol都在同一容器内12例2两种理想气体的温度相等，则它们的①分子的平均动能相等②分子的平均转动动能相等③分子的平均平动动能相等④内能相等以上论断中

4、，正确的是A.①②③④B.①②④C.①④D.③答：D平均动能=平均平动动能+平均转动动能13（Ｃ）ｐＶ．（Ｄ）3ｐＶ．（Ａ）ｐＶ．（Ｂ）ｐＶ．例3答：A压强为ｐ、体积为Ｖ的氦气（视为刚性分子理想气体）的内能为：14两瓶理想气体Ａ和Ｂ，Ａ为氧，Ｂ为甲烷，它们的内能相同,那么它们分子的平均平动动能之比＝（Ａ）１／１．（Ｂ）２／３．（Ｃ）４／５．（Ｄ）６／５．例4=151、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/s~200m/s区间内的分子数占总分

5、子数的百分比多次统计，此百分比不变概率密度百分率=概率12速率100m/s16（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172.三种速率统计值(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。分子分布在附近的概率最大。(3)不必记18大量分子速率的算术平均值（2）平均速率:（3）方均根速率都与成正比，与成反比193.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。T1T220“平均平动动能相同”即提示:习题:一定量的氢气和氧气,它们

6、分子的平均平动动能相同,那么它们分子的平均速率之比(A)1:1(B)1:16(C)16:1(D)4:1(E)1:4答:D21f(v)v02000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(A)2000m/s(B)1500m/s(C)1000m/s(D)800m/s(E)500m/s答：（E）22气体动理论公式23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

7、热重点:热力学第一定律244.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PV112p.VV等温过程.T升高，曲线向远离原点的方向移动25（3）等压过程（4）等容（等体）过程PVpVPV绝热绝热P大P小（5）绝热过程绝热绝热膨胀中PVT262.特征：（1）系统不与外界交换热量的过程。即不吸热，不放热。（2）P,V,T三量均改变绝热线在A点绝热