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热学

来源:酷6 2009-09-09 19:30:25

  一、重要概念和规律

  1.分子动理论

  物质是由大量分子组成的;分子永不停息的做无规则运动;分子间存在相互作用的引力和斥力。说明:(1)阿伏伽德罗常量NA=摩-1。它是联系宏观量和微观量的桥梁,有很重要的意义;(2)布朗运动是指悬浮在液体(或气体)里的固体微粒的无规则运动,不是分子本身的运动。它是由于液体(或气体)分子无规则运动对固体微粒碰撞的不均匀所造成的。因此它间接反映了液体(或气体)分子的无序运动。

  2.温度

  温度是物体分子热运动的平均动能的标志。它是大量分子热运动的平均效果的反映,具有统计的意义,对个别分子而言,温度是没有意义的。任何物体,当它们的温度相同时,物体内分子的平均动能都相同。由于不同物体的分子质量不同,因而温度相同时不同物体分子的平均速度并不一定相同。

  3.内能

  定义物体里所有分子的动能和势能的总和。决定因素:物质数量(m).温度(T)、体积(V)。改变方式做功——通过宏观机械运动实现机械能与内能的转换;热传递——通过微观的分子运动实现物体与物体间或同一物体各部分间内能的转移。这两种方式对改变内能是等效的。定量关系△E=W+Q(热力学第一定律)。

  4.能量守恒定律

  能量既不会凭空产生,也不会凭空消旯它产能从一种形式转化为别的形式,或者从一个物体转移到别的物体。必须注意:不消耗任何能量,不断对外做功的机器(永动机)是不可能的。利用热机,要把从燃料的化学能转化成的内能,全部转化为机械能也是不可能的。

  5.理想气体状态参量

  理想气体始终遵循三个实验定律(玻意耳定律、查理定律、盖?吕萨克定律)的气体。描述一定质量理想气体在平衡态的状态参量为:温度气体分子平均动能的标志。体积气体分子所占据的空间。许多情况下等于容器的容积。压强大量气体分子无规则运动碰撞器壁所产生的。其大小等于单位时间内、器壁单位面积上所受气体分子碰撞的总冲量。内能气体分子无规则运动的动能.理想气体的内能仅与温度有关。

  6.一定质量理想气体的实验定律

  玻意耳定律:PV=恒量;查理定律:P/T=恒量;盖?吕萨克定律:V/T=恒量。

  7.一定质量理想气体状态方程

  PV/T=恒量

  说明(1)一定质量理想气体的某个状态,对应于P一V(或P-T、V-T)图上的一个点,从一个状态变化到另一个状态,相当于从图上一个点过渡到另一个点,可以有许多种不同的方法。如从状态A变化到B,可以经过的过程许多不同的过程。为推导状态方程,可结合图象选用任意两个等值过程较为方便。(2)当气体质量发生变化或互有迁移(混合)时,可采用把变质量问题转化为定质量问题,利用密度公式、气态方程分态式等方法求解。

  二、重要研究方法

  1、微观统计平均

  热学的研究对象是由大量分子组成的.其宏观特性都是大量分子集体行为的反映。不可能同时也无必要像力学中那样根据每个物体(每个分子)的受力情况,写出运动方程。热学中的状态参量和各种现象具有统计平均的意义。因此,当大量分子处于无序运动状态或作无序排列时,所表现出来的宏观特性——如气体分子对器壁的压强、非晶体的物理属性等都显示出均匀性。当大量分子作有序排列时,必显示出不均匀性,如晶体的各自异性等。研究热学现象时,必须充分领会这种统计平均观点。

  2.物理图象

  气体性质部分对图象的应用既是一特点,也是一个重要的方法。利用图象常可使物理过程得到直观、形象的反映,往往使对问题的求解更为简便。对物理图象的要求,不仅是识图、用图,而且还应变图一即作图象变换。如图P-V图变换成p-T图或V-T图等。

  3.能的转化和守恒

  各种不同形式的能可以互相转化,在转化过程中总量保持不变。这是自然界中的一条重要规律。也是指导我们分析研究各种物理现象时的一种极为重要的思想方法。在本讲中各部分都有广泛的渗透,应牢固把握。

  三、基本解题思路

  热学部分的习题主要集中在热功转换和气体性质两部分,基本解题思路可概括为四句话:

  1.选取研究对象.它可以是由两个或几个物体组成的系统或全部气体和某一部分气体。(状态变化时质量必须一定。)

  2.确定状态参量.对功热转换问题,即找出相互作用前后的状态量,对气体即找出状态变化前后的p、V、T数值或表达式。

  3、认识变化过程.除题设条件已指明外,常需通过究对象跟周围环境的相互关系中确定。

  4.列出相关方程.

 

 

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