7气动及热学习题课-xs

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1、习题课大学物理-热力学习题课1教学要求1.掌握理想气体状态方程及其应用;理解平衡态,准静态过程等概念.2.理解理想气体的压强及温度的微观本质.通过推导压强公式从提出模型到建立宏观量与微观量的统计平均值之间关系的统计方法.3.理解能量按自由度均分的原理.确切理解内能的概念.4.理解速率分布函数、麦克斯韦速率分布律及速率分布曲线的物理意义;了解v,v,2的意义和计算.pv5.理解平均碰撞频率及平均自由程的概念.6.了解范德瓦尔斯方程中两个修正项的意义;了解气体中三种输运过程的宏观规律及微观定性解释.大学物理-热力学习题课

2、27.掌握准静态过程中功、热量、内能诸概念.8.掌握热力学第一定律,并能熟练地运用它计算理想气体在等值过程和绝热过程中的功、热量、内能变化量.9.明确循环的概念,理解热机循环和致冷机循环中的能量转换关系;掌握卡诺机正循环效率和卡诺机逆循环致冷系数的计算;会计算一般热机效率和制冷机的制冷系数.10.理解热力学第二定律的两种表述及其等价性;了解热力学第二定律的统计意义.11.理解可逆过程和不可逆过程;理解宏观实际过程的不可逆性;了解热力学概率与实际过程进行方向的关系.12.了解熵的概念.了解玻尔兹曼熵公式及熵增加原理;理

3、解克劳修斯熵公式的意义,并用来计算熵变.3基本概念和规律1.理想气体的状态方程.MpVRT或pnkTMmolR=831J·mol-1·K-1称为普适气体恒量；n为分子数密度。2.理想气体的压强公式2122pnmvnt323压强和温度3.理想气体的温度公式的统计意义123mvkTt22k=R/N0=13810-23J·K-1称为玻尔兹曼恒量；4大学物理-热力学习题课4.能量按自由度均分原理.1物质分子每个自由度平均动能为:kT2Mi5.理想气体内能E(R)Ti自由度M2m6.速率分布

4、函数和麦克斯韦速率分布定律f(v)mdNf(v)f(v)dv1Ndv03/22mmv2f(v)4exp()vm2kT2kT0v麦克斯速率分布曲线大学物理-热力学习题课57.三种速率（平衡态理想气体）义三2kT及个最概然速率vp它速m们率8kT的的平均速率vvf(v)dvm用物0m途理1/23kT意方均根速率v2v2f(v)dvm0m8.气体分子的平均碰撞频率和平均自由程2平均碰撞频率Z2dnv1kT平均自由程222dn2dp9.一摩尔范德瓦尔斯气体的状

5、态方程a(p)(Vb)RTa,b的意义2V6大学物理-热力学习题课12.循环过程热机效率致冷系数热机效率:致冷系数:A净功1Q放Q吸热Q吸wQ吸Q吸AQQ净功放吸（Q;Q;A）每项取绝对值吸放13.卡诺循环paA总功T低Tc11Qcb总吸T高QTd低温吸热低cwT2cTT0A高低V总功热力学第一定律的应用是重点，请同学们熟练掌握。8大学物理-热力学习题课14.热力学第二定律开尔文表述一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的，而且各种克劳修斯表述不可逆过程是相互关联的。自发的方

6、向微观粒子热运动无序度小微观粒子热运动无序度大包含微观状态数少的态包含微观状态数多的态热力学几率小的态热力学几率大的态熵小的态熵大的态15.熵玻尔兹曼熵S=kln熵是态函数;熵增原理dQ（两平衡态之间的熵变）SS克劳修斯熵21RT9dN课堂讨论关于速率分布函数f(v)Ndv说明各式的意义:(1)f(v)dvdN/N(4)f(v)dv10(2)Nf(v)dvdN(5)Nf(v)dvdNvpvpv2v2dN________(3)f(v)dvv1212v11N(6)mvf(v)dv

7、mvv2022vf(v)dvv1(7)v2表示v1～v2分子速率的平均值f(v)dvvf(v)1(8)图中v0将速率分布曲线下的面积分为相等的两部分,试说明v0的意义.0vv0答：速率大于v0的分子数占总分子数的百分比与速率10小于v0的分子数占总分子数的百分比相等(9)图中两个矩形底边相等而面积f(v)不等,说明两个矩形代表什么物理意义.答：在不同速率位置、相同速率间隔0vvv中的分子数占总分子数的百分比不等。(10)体积为V的钢筒中,装着压强为p、质量为M的理想气体，其中速率在__________2pV/

8、M附近的单位速率间隔内的分子数最多．2kT2RTvp2pVmMmvpMpVRTMpVRTMmMMm11大学物理-热力学习题课(11)图示曲线为处于同一温度T时氦(原子量4),氖(原子量20)f(v)和氩(原子量40)三种气体分子(a)Ar的速率分布曲线。其中曲线(a)(b)(c)He是氩气分子的速率分布曲线；曲线(c)是氦气分子的