知识点六 平均碰撞频率与平均自由程
1.平均碰撞频率
单位时间内,分子与其它分子发生碰撞的平均次数。
2. 平均自由程
平均自由程(l):分子在连续两次和其它分子发生碰撞之间所通过的自由路程的平均值。
知识点七 内能、功 和 热量
1. 内能 (重点)
理想气体的内能由分子的平动以及转动动能构成,表达式为:
只与温度有关,是温度的单值函数。系统内能的增减只与初末温度相关
2. 功 (重点)
系统体积发生变化时,将伴随系统对外界或者外界对系统做功
以右图最简单情况
导出做功表达式:
系统体积从v1变化到v2过程中,系统对外做功为:
pv图中,过程曲线底下的面积即为系统对外做的功
注意,做功是过程量,在初末状态相同的情况下,变化过程中做功可以不同
3. 热量 (重点)
在功和内能的基础上可进一步引入热量的概念。
热力学系统从外界吸收的热量定义为:在不做功过程中系统内能的增量
注意:做功过程也可以伴随着热量的传递
例题:1mol单原子理想气体从状态a变化到状态b,如果不知气体类型,也不知变化过程,但知道a,b两状态的压p, v,t,则可求出:
a 气体的功 b 气体内能的变化
c 气体传给外界的热量
d 气体的质量
选b
知识点八 热力学第一定律
热量、功、内能改变量之间的关系应满足能量守恒,则应有: (必考)
q=w+ δe
注意符号规定:
从外界吸收热量 q>0
系统对外界做功 w>0
无限小元过程,有 dq=de+dw
知识点九 热力学第一定律对理想气体等值过程的应用
1.等容过程 (重点)
系统体积不变,p—v 图上用一段平行于p轴的直线表示。
4. 理想气体热容量(重点)
摩尔热容:1mol物质温度每升高或降低1k所吸收或者放出的热量。
由于q是过程量,其改变量与t的改变量无固定关系,因过程而异。不同过程中,c是不同的
摩尔定体热容:定体变化过程中,1mol物质温度每升高或降低1k所吸收或者放出的热量。
摩尔定压热容:定体变化过程中,1mol物质温度每升高或降低1k所吸收或者放出的热量。
知识点十 绝热过程
1.绝热过程中的功与内能改变量
绝热过程是指系统变化过程中
与外界无热量交换。对应有
对外做功等于内能的减小量
2. 绝热方程
绝热过程中,p, v, t 都在变化,两两满足的关系称为绝热方程。
推导:
3. 绝热过程与等温过程的对比
例题:分析如图理想气体三个过程的热容量的正负
知识点十一 循环过程 热机效率 制冷系数
1. 循环过程(重点)
一系统或工作物质(简称工质),经历一系列变化后又回到初始状态的整个过程叫循环过程
循环为准静态过程,在状态图中对应闭合曲线
循环分为正循环(顺时针)与逆循环(逆时针)。
例题:高温热源是低温热源热力学温度的n倍,则理想气体在一次卡诺循环中,传给低温热源的热量是从高温热源吸收的热量的
知识点十二 热力学第二定律
自然界中,不是所有满足能量守恒的过程都能实现。
功热转换过程具有方向性
两种描述:
(1)(热机)不可能从单一热源吸收热量,使它完全转变为功,而不引起其他变化.
(2)不可能把热量从低温物体传向高温物体,而不引起其变化
1) 热量不能自动地从低温物体传向高温物体
2) 若外界有变化,热量可以从低温物体传向高温物体
知识点十三 可逆过程与不可逆过程
定义:
设在某一过程p中,系统从状态a变化到状态b。如果能使系统进行逆向变化,从状态b回复到初状态a,而且在回复到初态a时,周围的一切也都各自恢复原状,过程p就称为可逆过程。
如果系统不能回复到原状态a,或者虽能回复到初态a,但周围一切不能恢复原状,那么过程p称为不可逆过程
典型的不可逆过程
功热转换是不可逆的
热传导不可逆性
气体向真空中绝热自由膨胀的过程是不可逆的
含有非平衡因素的过程是不可逆的
例题:“理想气体和单一热源接触做等温膨胀时,吸收的热量全部用来对外做功。”对此说法,有如下几种讨论,哪种是正确的:
(a)不违反热力学第一定律,但违反热力学第二定律
(b)不违反热力学第二定律,但违反热力学第一定律
(c)不违反热力学第一定律,也不违反热力学第二定律
(d)违反热力学第一定律,也违反热力学第二定律
知识点十四 热力学第二定律的统计意义
表述:一个不受外界影响的孤立系统,其内部发生的过程,总是由概率小的状态向概率大的状态进行,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,这是热力学第二定律的统计意义
知识点十五 热力学概率与熵
热力学概率:任何一个宏观状态所对应的微观状态数称为该宏观状态的热力学概率用ω表示。 ω越大,宏观状态对应的微观状态数越多,分子运动的无序性就越大。
熵:用s表示,与ω的关系为s=k lnω,与ω相同,都是系统内分子热运动无序性的一种量度。