最新大物方法热学教学讲义PPT.ppt

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1、大物方法热学气体动理论热力学第一定律及应用多方过程热容计算关于热力学第二定律熵的计算热辐射现象热学2二.理想气体温度公式一.理想气体压强公式四.理想气体的内能三.能量均分定理每个自由度的能量气体动理论3例1:大容器、T、气体分子质量m.在薄壁开小孔面积S.测得1s流出的气体质量M。求容器内的压强。设容器外为真空。解：简单近似严格推导7例2.已知：容器中的理想气体。（3）此分子经多长时间与P点的距离为10米，一分子某一时刻位于P点，经过N次碰撞后，它与P点的距离为解：分析（1）（2）（3）R8三种迁移现象:动量,能量,质量.温度

2、梯度用分子运动论解释━热导率(导热系数)密度梯度D—扩散系数定性解释1.热传导现象2.扩散现象(能量输运)(质量输运)输运过程9由气体动理论可导出影响扩散的因素分析,由可见温度越高,压强越低,扩散进行得越快.10例1:1mm厚的一层空气可保持20K的温差,若改用玻璃仍要维持相同的温差,而且使单位时间单位面积通过的热量相同,玻璃的厚度应为多少?假设二者的温度梯度均匀,并已知:air=2.3810-2W/(m·K);glass=0.27W/(m·K)解:对空气层传热:对玻璃传热:T11T2T1T1dAdBAB例2：矩形

3、保温容器，两端导热系数不同.要求保温性能相同.dA/dB=?12例3：蒸汽管内,外半径r1=16cmr2=18cm.管内维持302°C管外表面维持20°C.求每米每小时损失的热量.?任意半径的柱面Q=C不是常量!注意用单位国际需方程两边分离变量积分处理!13由边界条件C1与下面计算无关1415例4.在两端绝热封顶，半径R2=7.5cm的长容器筒内,同轴地固定着半径R1=5cm的长铀棒，两者之间夹着一层空气。设整个装置与周围环境间已处于热平衡状态，筒壁与环境温度同为T2=300k.铀因裂变在单位时间、单位体积内产生的热量为热导率

4、为（1）计算单位时间、单位长度铀棒因裂变产生的热量Q.空气的热导率为（2）计算铀棒外表面温度T1；ln1.5=0.405（3）计算铀棒中央轴处温度T0；（4）计算筒内R1处空气密度与R2处空气密度间的比值。16热平衡时，通过半径r的单位长度空气柱面向外输送热量为（3）取r

5、20解题常用方法：1利用理想气体状态方程2等值过程的特点3热力学第一和第二定律4利用几何关系5利用状态方程两边微分6P-V图21例1.已知：容器内有某种理想气体，解：分析（1）22例2.求在相同的T,及P下,各为单位质量的H2气与He气的内能之比?答:为10:3解：23例3.求在相同的T,及P下,各为单位体积的H2气与He气的内能之比?单位体积H2气的内能为因为的T,P相同单位体积He气的内能为答:为5:324VT0abV2V1T2T11.一定量理想气体其状态在图T-V上沿着一条直线从平衡态a改变到平衡态b这是一个放热降压过程

6、.这是一个吸热升压过程.这是一个吸热降压过程.这是一个绝热降压过程例4.252.一定量某理想气体按pV2=恒量的规律膨胀，则膨胀后理想气体的温度(A)将升高.(B)将降低.(C)不变.(D)不能确定.3.填空题(1)第一类永动机是指，它违背了定律；第二类永动机是指，它违背了定律；不需要能量输入而能继续做功的机器热力学第一从单一热源吸热，在循环中不断对外作功的热机热力学第二264.刚性双原子的理想气体的自由度数为。当该气体在等压下膨胀所做的功为A，则传递给气体的热量Q为。如果是单原子的理想气体情况如何？解：等压膨胀过程：27pV

7、oV02V07V0/33p02p0p0ABCDEFG分析T02T03T07T04T02T07T0/3对于ABCDA循环2T0T0例5.已知：PV图,TA=T0《竞赛》P14128对于ABCDA循环p0pVoV02V07V0/33p02p0p0ABCDEFGT02T03T07T04T02T07T0/3对于AEFGA循环29分析由已知：T3=4T1T2pVoV1V2p2p1ABCDT3T1T2《竞赛》P147例6.30又已知：T3=4T1得：T2=2T1，T2pVoV1V2p2p1ABCDT3T1T231对于ABCA循环已知：T3

8、=4T1得：T2=2T1，T2pVoV1V2p2p1ABCDT3T1T2320pVP0VCV09P0abcT0123解：分析例7.33第十七届设有一刚性容器内装有温度为T0的一摩尔氮气，在此气体和温度也为T0的热源之间工作一个制冷机，它从热源吸收热量Q2，向容器中的气体放出热