热学。热学是研究物体与冷热有关的性质以及这些性质变化的规律。在热学的学习中,我们很少对单个分子原子等进行讨论研究,绝大多数是对大量的分子的一种集合体进行研究。在最近对热学的学习中,我认为可以将其分为两大部分,一是对概念的理解,二是对公示的运用及计算。
下面让我们从这两方面来揭开热学的神秘面纱。
一、 热学中重要的名词解释。
平衡态:在不受外界的影响条件下,一个系统的宏观性质不随时间改变的状态。
自由度:确定一个物体的空间位置时,需要引入的独立坐标的数目。
能量均分定理:在平衡态下,分子热运动的每个自由度的平均动能都相等,且等于1/2kt
准静态过程:在这样的过程中,任意时刻,系统都无限接近平衡状态。
循环:一个系统经历一系列变化后,又回到初始状态的整个过程。
可逆过程:一个过程进行时,如果是外界条件改变一无穷小的量,这个过程就可以反向进行。
热力学第一定律:系统从外界吸收的能量等于系统内能的增量和系统对外做的功之和;用公式表示为q= e2—e1+a
热力学第二定律:说明自然宏观过程进行的方向。
热力学第一定律:绝对零度不可能达到。
几个不可逆过程:
通过摩檫而使功变热的过程不可逆;
热量由高温物体传向低温物体的过程不可逆;
气体向真空中绝热自由膨胀的过程不可逆;
一切与热现象有关的实际过程都不可逆。
熵:在孤立系统中所进行的自然过程总是沿熵增大的方向进行。
二、 热力学的公式的运用及计算。
1、 理想气体状态方程。
pv=rt = rt=nkt
其中r为常量,值为8.31j/(mol·k), na为阿伏伽德罗常数,值为6.0231023 /mol
k= =1.38 -23 j/k
p=nkt
其中n=n/v是单位体积内气体分子的个数,叫做气体分子的密度。
2、 气体的压强:
p=nm23、 气体的平均动能:
又因为 p=nkt
方均根速率。
4、 归一化:
求积分有:f(v)=4π()3/2 v2e-mv2/2ktdv
对f(v)求导,从而推出最概然速率
平均速率。平均自由程: =d2
碰撞频率: =
气体体积做功的计算式:dw==μrt
内能的计算公式:e=μrt
热容:c=定压比热容:cp,m=r
定体比热容:cv,m =r
牛顿第一定律的计算公式:
1、 等容过程:
dq=de + dw, dw=pdv=0; dq=de=rt.
q= =r(t1-t2)
2. 等温过程:
dq=de + dw , de=rdt=0;dq=dw=pdv
q==rt3.等压过程:
dq=de + dw,dq=rdt+pdv
q=r(t2-t1)+ r(t2-t1)= r(t2-t1)
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