大学物理热学总结
注:难免有疏漏和不足之处,仅供参考。教材版本:高等教育出版社《大学物理学》
热力学基础
1、体积、压强和温度是描述气体宏观性质的三个状态参量。①温度:表征系统热平衡时宏观状态的物理量。摄氏温标,t表示,单位摄
氏度(℃)。热力学温标,即开尔文温标,T表示,单位开尔文,简称开(K)。热力学温标的刻度单位与摄氏温标相同,他们之间的换算关系:
TK27315℃t温度没有上限,却有下限,即热力学温标的绝对零度。温度可以无限接近0K,但永远不能达到0K。②压强:气体作用在容器壁单位面积上指向器壁的垂直作用力。单位帕斯卡,简称帕(Pa)。其他:标准大气压(atm)、毫米汞高(mmHg)。
1atm101325×105Pa760mmHg③体积:气体分子运动时所能到达的空间。单位立方米(m3)、升(L)2、热力学第零定律:如果两个热力学系统中的每一个都与第三个热力学系统处于热平衡,则这两个系统也必处于热平衡。
该定律表明:处于同一热平衡状态的所有热力学系统都具有一个共同的宏观特征,这一特征可以用一个状态参量来表示,这个状态参量既是温度。3、平衡态:对于一个孤立系统(与外界不发生任何物质和能量的交换)而言,如果宏观性质在经过充分长的时间后保持不变,也就是系统的状态参量不再岁时间改变,则此时系统所处的状态称平衡态。
通常用pV图上的一个点表示一个平衡态。(理想概念)4、热力学过程:系统状态发生变化的整个历程,简称过程。可分为:
①准静态过程:过程中的每个中间态都无限接近于平衡态,是实际过程进行的无限缓慢的极限情况,可用pV图上一条曲线表示。
②非准静态过程:中间状态为非平衡态的过程。5、理想气体状态方程一定质量的气体处于平衡态时,三个状态参量PVT存在
一定的关系,即气体的状态方程fPVT0。
理想气体
P1V1p、V、T关系状态方称T1
P2V2T2
,设质量
m,摩尔质量
M
的理想气体达标准状态,有
PVP0V0
T
T0
mM
P0VmT0
m
令RP0VmT0则有理想气体状体方程
PVRTM
式中
R831Jmol1K1,为摩尔气体常量。
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f设一定理想气体的分子质量为m0,分子数为N,并以NA表示阿伏伽德罗常数,可得
pmRTNm0RTNRTMVNAm0VVNA
令kRNA138×1023JK1,令
NV为单位体积分子数,即分子数密度,
则有p
kT
6、热力学第一定律:QEA
Q表示相同与外界交换的热量,W表示系统对外界所做的功,△E表示内
能的增量。相应的符号规定:系统吸热时Q0放热时Q0;系统对外做功时,W0r