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自考物理(工)复习资料第二篇热学(2)

2010-12-03 
除了上述分子热运动能外分子和分子间还存在势能,将分子热运动的功能和热能的和叫作物质的内能,对于理想气体,由于忽视分子间作用力,所以理想主体的内能是指分子热运动动能的总和。

  A.等容过程

  等容过程就是指在状态改变前后体积恒定不变,由于体积恒定不变,所以过程作功变化为零。系统内能的变化就等于热的变化。

  热量计算内能变化

  内能的计算 由上述两式相等得

  B.等压过程

  等压过程就是指状态改变前后的压强恒定,此时功、热、内能均存在。

  根据 可以推知

  C.等温过程

  等温过程就是在状态改变的过程中温度不变,理想气体的内能仅仅是温度的函数因此等温过程的内能变化为零意味着过程的功和热相等。

  D.绝热过程

  系统和外界之间没有热量传递即 ,称之为绝热过程。

  在这种特殊的过程中,理想主体的状态参量变化 或

  我们称上述等式为泊松方程,其中r为泊松比,

  关于绝热过程中的计算,只要记住泊松方程,按照公式解题就是了。

  绝热过程没有热量交换,按照热力学第一定律

  在绝热过程的特点是绝热膨胀过程中系统没消耗本身的内能对外界作功,因而系统温度下降,在绝热压缩过程中,外界对系统所做的功完全用来增加系统内能,因而系统温度升高,下面我们介绍一下热力学第一定律的应用。

  热机就是利用吸收的热量对外作功的设备,典型热机比如气缸中气体膨胀,推动相连活塞,带动连杆,曲轴,那么这种有用途的设备的工作原理是怎样的呢?涉及两个内容:①如何获吸热量②如何实现对外作功。实际情况这两方面的任务通过以下三个过程实现:

  (1)等温膨胀 这一过程实现吸热Q1

  (2)等压压缩过程 系统向低温热库放出热量Q2

  (3)绝热压缩过程

  上述三个过程中系统对外作功

  表明整个过程中,系统并没有将从外界吸收来的热量Q1,全部转变为对外界作功,只

  是将其中 部分变为功,而另一部分Q2放给外界了,将 称之为热机效率和热循环相反的过程冷机循环,比如电冰箱制冷,其过程和热机循环相似,但是在P—V图中正好逆向的,请大家参阅教材145页,要记住了解致冷系数的概念。

  以上我们介绍的是热力学第一定律,下面我们介绍热力学第二定律。

  正如前面所叙述的,热力学第二定律所解决的问题是实现过程进行方向,比如我们知道温度可以从高温向低温传导,那么能不能反过来,温度从低温自动的不需要任何影响的向高端传导,不能那又是什么原因呢?这就是热力学第二定律告诉我们的东西。

  热力学第二定律的实质讲的是在宏观孤立系统内部所发生的过程,总是由包含微观状态数目少的宏观状态向包含微观状态数目多的宏观状态进行,宏观状态所包含的微观状态数目为该宏观状态的热力学概率用表示,关于宏观状态所包含的微观状态的数目大家阅读教材P152第九节,理解即可。热力学第二定律的量化形式

  :热力学概率

  S:熵,它是分子运动无序性的量度。

  引入熵后,热力学第二定律又可表示为:在宏观孤立系统内所发生的实际过程是沿着熵增加的方向进行。

  典型习题

  1.质量为 kg,温度300k,压强为1atm的氮气,等压膨胀到原来的体积的二倍,求氮气对外所作的功,内能增量以及吸收的热量。

  2.容器内贮有 kg氧气,温度为300k,等温膨胀为原来的体积的2倍,求气体对外所作的功和吸收的热量。

  3.一定量氮气,其初始温度为300k,压强为1atm,将其绝热压缩,使其体积变为初始体积的1/5,试求压缩后的压强和湿度各为多大?并将压强与等温压缩成同样末体积时所得压强比较。

  本篇典型习题

  1.参考教材107页习题

  2.参考教材108页习题

  3.参考教材136页

  习题

  4.参考教材137页习题

  5.参考教材141页习题

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