基礎(chǔ)物理綜合-熱學(xué)

1、基礎(chǔ)物理綜合基礎(chǔ)物理綜合l 力學(xué)力學(xué)l 熱學(xué)熱學(xué)l 光學(xué)光學(xué)l 電磁學(xué)電磁學(xué)熱學(xué)研究有關(guān)物質(zhì)的熱運(yùn)動(dòng)以及與熱相聯(lián)系研究有關(guān)物質(zhì)的熱運(yùn)動(dòng)以及與熱相聯(lián)系的各種規(guī)律的科學(xué)的各種規(guī)律的科學(xué)熱力學(xué)基礎(chǔ)（宏觀理論）熱力學(xué)基礎(chǔ)（宏觀理論）熱力學(xué)第一、第二定律；熱力學(xué)第一、第二定律；氣體狀態(tài)方程氣體狀態(tài)方程分子動(dòng)理論（微觀理論）分子動(dòng)理論（微觀理論）宏觀宏觀微觀微觀物態(tài)和相變物態(tài)和相變熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)系統(tǒng)熱力學(xué)系統(tǒng)物體或物體系物體或物體系孤立系統(tǒng)、封閉系統(tǒng)、開(kāi)放系統(tǒng)孤立系統(tǒng)、封閉系統(tǒng)、開(kāi)放系統(tǒng)狀態(tài)參量狀態(tài)參量壓強(qiáng) P、體積 V 、溫度T 平衡態(tài)平衡態(tài)在沒(méi)有外界影響的條件下，系統(tǒng)狀態(tài)參量長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)不發(fā)生變化的狀態(tài)

2、熱平衡、力學(xué)平衡 、化學(xué)平衡可用P、V、T圖表示熱力學(xué)過(guò)程熱力學(xué)過(guò)程準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程、非準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第一定律功功PdVPSdxdW熱量熱量CdTdQ 內(nèi)能（態(tài)函數(shù)）內(nèi)能（態(tài)函數(shù)）RTiU2熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第一定律dWdQdWdQdUdWdUdQ理想氣體過(guò)程理想氣體過(guò)程理想氣體狀態(tài)方程理想氣體狀態(tài)方程RTbVVapRTRTMmpVm)(22等體過(guò)程等體過(guò)程P1P20dWdUdQVRidTdQCVV2dTCdUV范德瓦爾斯方程范德瓦爾斯方程等壓過(guò)程等壓過(guò)程)(12VVPUQPdTdQCPPV1V2RiRCV22iiCCVP2比熱容比焓（態(tài)函數(shù)）pVUH等溫過(guò)程等溫過(guò)程0UWQT無(wú)等

3、溫?zé)崛軻1P1P2V22112lnlnPPRTVVRT絕熱過(guò)程絕熱過(guò)程2211VPVP0QV1P1P2V2UW)(212TTRi絕熱線斜率的絕對(duì)值比等溫線的大，即絕熱線要陡一些多方過(guò)程多方過(guò)程nnVPVP2211dTCdUVdTnRdW1dTCdQnnnnn10等容絕熱等溫等壓VnnnPnCCCCCC0nCnRCCVVn111循環(huán)過(guò)程循環(huán)過(guò)程系統(tǒng)經(jīng)過(guò)一系列狀態(tài)變化過(guò)程以后，又回到原來(lái)狀態(tài)系統(tǒng)經(jīng)過(guò)一系列狀態(tài)變化過(guò)程以后，又回到原來(lái)狀態(tài)的過(guò)程。的過(guò)程。內(nèi)能不改變。內(nèi)能不改變。正循環(huán)(W0)：熱轉(zhuǎn)換為功pvoabQ 1 Q 2循環(huán)效率：WQQQ1211逆循環(huán)(W d，分子可視作質(zhì)點(diǎn)；除碰撞瞬間，分子

4、力為零；兩次碰撞之間，分子作慣性運(yùn)動(dòng)分子與分子、分子與器壁碰撞為彈性碰撞。統(tǒng)計(jì)假設(shè)：（平衡態(tài)時(shí)）統(tǒng)計(jì)假設(shè)：（平衡態(tài)時(shí)）（1）分子向各方向運(yùn)動(dòng)機(jī)會(huì)相等；（2）分子數(shù)密度分布均勻；（3）分子速度在各方向分量平均值相等0 zyxvvv理想氣體壓強(qiáng)公式理想氣體壓強(qiáng)公式231vnmp knvmnvnmp32)21(323122由狀態(tài)方程：由壓強(qiáng)公式nkTp knp 32kTk23 可見(jiàn)：從微觀角度看，溫度是分子 大小的量度,表征大量氣體分子熱運(yùn)動(dòng)劇烈程度,是一統(tǒng)計(jì)平均值,對(duì)個(gè)別分子無(wú)意義。k分子平均平動(dòng)動(dòng)能分子平均平動(dòng)動(dòng)能理想氣體的溫度公式2vmkTv32 kTvmk23212 可見(jiàn): 恒定時(shí)，T也是恒

5、定的,所以是反映分子熱運(yùn)動(dòng)劇烈程度的物理量,是一種統(tǒng)計(jì)速率.2v能量均分定理：在溫度為T(mén)的平衡態(tài)下，物質(zhì)分子的任何一個(gè)能量自由度上均分配有kT/2 的平均動(dòng)能。 理想氣體的內(nèi)能理想氣體的內(nèi)能 RTikTNiEA22理想氣體的內(nèi)能是溫度的單值函數(shù)麥克斯韋速率分布律 dvvekTmdvvfkTmv222/32)2(4)( （1）最概然速率（最可幾速率）molpMRTmkTv22 與分子速率分布曲線的極大值對(duì)應(yīng)的速率molMRTmkTv 88vkTmRTMmol233（2）平均速率：v（3）方均根速率： 2v大量氣體分子的速率的平均值。麥克斯韋速度分布律 zzyyxxzyxkTvvvmzyxzyxd

6、vvfdvvfdvvfdvdvdvekTmdvdvdvvvvfzyx)()()()2(),(2)(2/3222ikTmviidvekTmdvvfi22/12)2()(玻耳茲曼分布律玻耳茲曼推廣：dxdydzdvdvdvedNzyxkTE/ 重力場(chǎng)中的氣體分子按位置分布RTghMkTmghkTEmolpenenenn/0/0/0 則有一個(gè)分子單位時(shí)間里受到平均碰撞次數(shù)叫平均碰撞次數(shù)一個(gè)分子連續(xù)兩次碰撞之間經(jīng)歷的平均自由路程叫平均自由程 分子的平均碰撞次數(shù)(頻率)及平均自由程pdkTndZv22221 222dvnvnZ遷移現(xiàn)象：不受外界干擾時(shí)，系統(tǒng)自發(fā)地從非平衡態(tài)向物理性質(zhì)均勻的平衡態(tài)過(guò)渡過(guò)程 。粘滯現(xiàn)象熱傳導(dǎo)現(xiàn)象 擴(kuò)散現(xiàn)象氣體內(nèi)的遷移現(xiàn)象(輸運(yùn)現(xiàn)象)牛頓粘性定律粘滯現(xiàn)象Adzdudtdpfv31粘滯系數(shù)傅立葉定律熱傳導(dǎo)現(xiàn)象AdzdTdtdQMCvV31熱導(dǎo)系數(shù)菲克定律擴(kuò)散現(xiàn)象AdzdDdtdmvD31擴(kuò)散系數(shù)物態(tài)和相變TP27