岩土工程师注册：普通物理ppt课件.ppt

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1、一个热力学系统的平衡态可由四种状态参量确定。1.理想气体气体状态方程：表征气体平衡态的三个状态参量T、V、和P之间存在着的函数关系。理想气体：在任何情况下绝对遵守玻意耳—马略特定律、盖—吕萨克定律和查理定律这三条实验规律的气体。理想气体的状态方程对于一定量的气体，在平衡态下，如果忽略重力的作用，可以用体积V、压强P、温度T来描述它的状态。理想气体处于热平衡态下时，各状态参量之间的关系：2.理想气体的状态方程理想气体状态方程：分子的质量为m，分子数为N，气体质量：摩尔质量：N0为阿伏加德罗常数，令:称为玻尔兹曼常数为分子数密度。3.理想气体状态方程的变形理想气体状态方程的变形定义分

2、子平均平动动能：压强公式又可表示为：由气体的质量密度：压强公式：压强公式又可表示为：理想气体的压强由压强公式温度公式：与比较有：明确几点：1.温度是对大量分子热运动的统计平均结果，对个别分子温度无意义。温度是分子平均平动动能的标志。2.分子运动得越激烈，温度越高。3.不同气体温度相同，平均平动动能相同。温度公式不同气体在标准状态下的n相同。5.由温度公式可计算某一温度下气体的方均根速率。4.由P=nkT可知标准状况下分子数密度。方均根速率由有：和分子动能按自由度均分的统计规律每个平动自由度上分配了一份kT/2的能量，推广到转动等其它运动形式，得能量按自由度均分定理。在温度为T的平

3、衡态下，气体分子每个自由度的平均动能都相等，都等于。由此可知，分子有i个自由度，其平均动能就有i份kT/2的能量。分子平均总动能：能量按自由度均分原理：在温度为T的平衡态下，气体分子每个自由度的平均动能都相等，都于。气体分子的能量对于理想气体而言，分子间的作用力忽略不计，分子与分子间的势能为零。由于只考虑常温状态，分子内的原子间的距离可认为不变，则分子内原子与原子间的势能也可不计。一个气体分子的能量为：理想气体：气体内能：所有气体分子的动能和势能的总和。理想气体内能：所有分子的动能总和。1.一个分子的能量为:二、理想气体的内能1.一个分子的能量为:2.1mol气体分子的能量为:3

4、.M千克气体的内能为：对于一定量的理想气体，它的内能只是温度的函数而且与热力学温度成正比。单原子分子气体刚性双原子分子气体刚性多原子分子气体当温度变化T时当温度变化dT时思考：单位体积与单位质量的内能又各为多少？麦克斯韦速率分布函数1860年麦克斯韦推导出理想气体的速率分布律。在平衡态下，当气体分子间的相互作用可以忽略时，分布在任一速率区间v~v+dv的分子数占总分子数的比率为：麦克斯韦速率分布定律1.麦克斯韦速率分布定律的内容1.平均速率利用麦克斯韦速率分布率可计算方均根速率、平均速率等物理量。2.麦克斯韦速率分布定律的应用vvp速率为vp的分子数最多？——vp附近单位速率

5、区间的分子数最多！可用求极值的方法求得。令解出v:一个分子的质量k=1.3810-23（SI）M:一摩尔分子的质量得（2）最概然速率vpN0=6.0221023R=8.31（SI）3.方均根速率3.方均根速率分子的平均自由程s-1m假设（1）每个分子都是直径为d的弹性球（2）只有一个分子运动，其他分子都“定格”dd圆柱的截面积=d2称碰撞截面。质心在圆柱体内的分子，1秒内都能与绿色的分子碰撞。系统分子数密度n，则圆柱体内分子总数为每个分子都在运动，平均碰撞修正为s-1m分子的有效直径体积变化从V1—V2，在整个过程中气体作功为：元功压力由功的定义：只考虑无摩擦准静态过程

6、的功。气体作功的计算由积分意义可知，功的大小等于P—V图上过程曲P=P(V)下的面积：摩尔热容可定成：符号表示“元”，因热量与过程有关，故同一系统，在不同过程中的热容量有不同的值。常用的定容热量与定压热容量。等容过程：引入等容摩尔热容CV，表示在等容过程中，1mol气体升高单位温度所吸收的热量。等压过程：引入等压摩尔热容CP，表示在等压过程中，1mol气体升高单位温度所吸收的热量。规定：热量系统吸热：系统放热：热量1.理想气体内能:内能：系统中所有分子不规则运动的能量与分子与分子之间相互作用的势能的总和。内能的改变只决定于系统初末两个状态，与所经历的过程无关。内能是“状态量”。2

7、.内能增量单原子分子气体双原子分子气体多原子分子气体内能、内能增量设一热力学系统，初始时内能为E1，如果系统吸热，使系统内能增加到E2，系统对外作功A。由能量守恒与转换定律，有：系统即热力学第一定律热力学第一定律热力学第一定律在等值过程中的应用循环过程：热力学系统经历了一系列热力学过程后又回到初始状态的过程。PVabcd(3)循环曲线所包围的面积为系统做的净功。(2)循环曲线为闭合曲线。1.准静循环过程的特点：(1)经过一个循环，内能不变;循环过程正循环热机逆循环制冷机热机效率由