高中物理竞赛讲义热学讲义提纲.ppt

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1、热学1热力学热物理的宏观理论。从对热现象的大量观察和实验测量中总结出规律性的性质。统计物理从微观出发,运用统计方法，认为宏观性质是大量微观粒子热运动的统计平均值决定的。热力学和统计物理学，在对热现象的研究中，相辅相成。前者对热现象给出普遍而可靠的结果，可以用来验证后者的正确性，后者则可深入研究热现象的本质，使得热力学的理论具有更深刻的意义。什么是热学?2去粗取精，去伪存真抓住主要矛盾—模型锁定目标，抓住重点内容3高中物理竞赛内容1、分子动理论原子和分子的数量级分子的热运动布朗运动气体分子速率分布律（定性）温度的微观意义分

2、子力分子的动能和分子间的势能物体的内能42、气体的性质热力学温标气体实验定律理想气体状态方程普适气体恒量理想气体状态方程的微观解释（定性）3、热力学第一定律理想气体的内能热力学第一定律在理想气体等容、等压、等温过程中的应用定容热容量和定压热容量等温过程中的功（不推导）绝热方程（不推导）热机及效率制冷机和制冷系数54、热力学第二定律热力学第二定律的定性表述可逆过程与不可逆过程宏观过程的不可逆性理想气体的自由膨胀热力学第二定律的统计意义5、液体的性质液体分子运动的特点表面张力系数球形液面下的附加压强浸润现象和毛细现象（定性）

3、66、固体的性质晶体和非晶体空间点阵固体分子运动的特点7、物态变化熔化和凝固熔点熔化热蒸发和凝结饱和气压沸腾和沸点汽化热临界温度固体的升华空气的湿度和湿度计露点78、热传递的方式传导导热系数对流辐射黑体辐射斯特潘定律9、热膨胀热膨胀和膨胀系数8常见热学物理量及单位温度T,单位K压强p，Pa或N/m2,其它atm,mmHg体积V，m3质量m，kg摩尔质量M,状态量、过程量9热学中常用的常量普适气体常量：玻尔兹曼常数：阿佛加得罗常数：满足：R=NAk1011状态方程重点四个定律第O定律—温度第一定律—能量守恒与转化，重点第二

4、定律—热学过程的方向第三定律—内能分子动理论小知识点：相变、附加压强，等等121310/3/2021热力学系统或热力学体系.热力学系统的分类状态参量特点：有边界(可以是实的,也可以是虚的)；大量微观粒子；环境；系统和环境间有作用能量传递(传热,作功)物质交换物质交换能量传递系统一、分子动理论1热力学系统及分类131410/3/20212.1热力学第零定律（热平衡定律)2.2温度2.3温标2.3.1经验温标2.3.2热力学温标2.3.3国际实用温标2热力学第零定律与温度，温标143气体平衡态的分子动理论基本概念3.1布朗

5、运动3.2分子间的碰撞平均自由程和碰撞频率分子碰撞(散射)截面气体分子按自由程的分布3.3分子按速度分布及按速率分布的统计描述速度空间速度分布函数速率分布函数3.4分子间的相互作用力15气体的分子参数(标况下）1、分子密度（1mol）2、分子平均距离L3、估计水分子的大小气体分子模型16温度的微观解释理想气体状态方程:理想气体压强公式:分子热运动的平均平动能:上式表明，温度高低是物体内部大量分子无规则热运动剧烈程度的标志。1718内能=分子动能+相互作用势能+电子能+核能+…对气体:理想气体的内能181910/3/202

6、1玻意耳—马略特定律盖·吕萨克定律查理定律阿伏伽德罗定律1理想气体状态方程二、气体的性质192010/3/202120例1一容器储有氧气，压强为p=1.0atm,温度为27摄氏度，求1）单位体积的分子数2）氧气密度3）氧分子质量4）分子间平均距离5）分子平均平动能21例2质量为50.0g、温度为18.00C的氦气装在容积为10.0L的封闭容器内，容器以v=200m/s的速率做匀速直线运动。若容器突然停止，定向运动的动能全部转化为分子的热运动的动能，则平衡后氦气的温度和压强各增大到多少？222310/3/2021例3一球形

7、热气球，总质量(包括隔热很好的球皮以及吊篮等装置）为３００kg．经加热后，气球膨胀到最大体积，其直径为１８m．设球内外气体成分相同，球内气体压强稍高于大气压，已知大气温度为２７摄氏度，压强为１atm，标准状态下空气的密度为１.３kg/m3试问热气球刚能上升时，球内空气的温度应为多少？232410/3/2021道尔顿分压定律DaltonLaw（J.Dalton，1801）：“混合气体的总压强等于各组分气体的分压强之和”。定义各组分的体积百分比：设想混合气体中所含的某种组分单独处在与混合气体相同的压强及温度的状态下，其体积占

8、混合气体体积的百分比。2混合理想气体状态方程Equationofstateformixedidealgases24例4：空气是由76%的氮气、23%的氧气、1%的氩气组成（其余气体很少，忽略不计），求空气的平均相对分子质量及在标况下的密度微观配容与宏观分布25例5，由摩尔质量为m的气体组成密度均匀大气层包围半径为r，