热学-第一章讲课稿.ppt

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1、热学-第一章1.绿光波长为5000Å，试问在标准状态，以绿光波长为边长的立方体中有多少分子？2.试计算在300K的温度下，氢、氧和水银蒸气分子的均方根速率和平均平动动能。容器内有氧气，其压强为P=1atm，温度t=27C，试求：（1）单位体积中的分子数n；（2）氧分子质量m；（3）气体密度；（4）分子间的平均距离L；4.容器内某理想气体的温度为273K，压强P=1.0010–3，密度为1.25gm–3,试求：（1）气体分子运动的方均根速率；（2）气体的摩尔质量，是何种气体？5.试用范德瓦尔斯方程计算密闭容器内质量为m=1.10kg的CO2的压强，并将结果与在

2、同一状况下的理想气体的压强进行比较，已知容器V=20.0L，t=13oC。CO2的a、b值为a=3.6atmL2mol-2，b=0.043Lmol-1。解：先求摩尔体积CO2的摩尔质量为44gmol-1。由范德瓦尔斯方程得=－PRTVm－bVm2aP=－8.21×10-2×(273+13)0.800-0.0433.6(0.80)2若当作理想气体计算，则由1mol的理想气体状态方程PV=RT=29.4atmP==RTV0.8008.21×10-2×286=31.0－5.6=25.4atm小结一、热学的宏观与微观描述方法A热力学(thermodynamics)：热学的

3、宏观理论，研究宏观物体的热性质B统计物理(statisticalphysics)：热学的微观理论，用统计的方法阐述宏观物体的热的性质。二、平衡态与非平衡态判别方法：是否存在热流、粒子流热力学平衡条件：在外界条件不变的情况下,同时满足力学、热学、化学平衡。三、温度1、热力学第零定律在不受外界影响的条件下，两个热力学系统同时与第三个热力学系统处于热平衡，则两个热力学系统也必定处于热平衡。2、在宏观上，温度是决定一系统是否与其它系统处于热平衡的物理量。一切互为热平衡的系统都具有相同的温度值。t=T-273.15定体气体温度计2、热力学温标1、理想气体温标四、温标3、摄氏

4、温标、华氏温标与兰氏温标五、物态方程1、气体实验定律玻意耳定律PV=CT不变盖吕萨克定律V=V0（1+Vt）P不变P=P0（1+Pt）V不变查理定律2、理想气体物态方程PV=RT=MRT/MmolP1V1/T1=P2V2/T2P=P1+P2+......+Pn=(1+2+......+n)RT/V2、分子处于不停的热运动扩散、布朗运动、涨落现象3、分子间存在相互的吸引力与排斥力1、物质由大数分子组成六、物质的微观模型1.已知空气中几种主要组份的分压百分比是氮(N2)78%，氧(O2)21%，氩(Ar)1%，求它们的质量百分比和空气在标准状态下的密度。解

5、：p=nkT因温度相同，分压百分比即分子数密度百分比；因数密度n=vNA/V，数密度百分比即摩尔数v百分比。令Mmol为分子量，各组分的质量比例为vN2Mmol,N2:vO2Mmol,O2:vArMmol,Ar=0.78×28:0.21×32:0.01×40即N2为75.4%，O2为23.2%，Ar为1.4%例题在标准状态下空气的密度为=1.29×10-3g/cm3=1.29kg/m3ρ=vN2Mmol,N2+vO2Mmol,O2+vArMmol,Ar22.4L/mol0.78×28g+0.21×32g+0.01×40g22.4×103cm3=2.有一支液体温度计

6、，在标准大气压下放入冰水混合物中的示数为ti´=-0.3℃;放入沸水中的示数为ts´=101.4℃。问:放入真实温度为66.9℃的沸腾甲醛中的示数是多少？如果测温时能估读到0.1℃，在多大一个测量范围内这支温度计的读数可以认为是准确的？解：若一待测物体真实温度为t，冰点、汽点的准确值为ti、ts，而且这支未校准的温度计测出的依次是t′、ti´、ts′，那么应有：当t=66.9℃时,t′=68℃此式两边同时减去t/101.7，得将其化作：令-0.1≤(t′－t)≤0.1当11.8℃≤t≤23.5℃时，读数可认为准确则应有：3.两个容积各为1.00L和0.100L的气

7、体容器以细长的管子相连，其中储有空气。整个容器置于冰水槽中，这时空气压强为1.32atm，如令小容器伸出冰水槽而浸入沸水中，那么，当小容器的温度升到100oC时有多少空气流出？(用0oC和1atm时的体积表示)解：根据题意，细管中的气体可忽略，只需考虑大、小容器中气体由初态到末态的状态变化。现以P1、V1、T1；P2、V2、T2分别表示大、小容器中气体处于初态时的各量，以P1´、V1´、T1´；P2´、V2´、T2´表示末态各量。V1=1.00LV2=0.100LP1=P2=P=1.32atmT1=T2=T=273KP1´=P2´=P´T1´=T=273KT2´=

8、T´=37