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2014
10-15

自考物理(工)复习指导九

自考物理(工)复习指导九

等压过程:压强保持不变的过程。在等压膨胀过程中,系统从外界吸收的热量有一部分用于系统内能,其余部分用于对外界作功;在等压压缩过程中,外界对系统作的功和系统内能的减少量都转变为传给外界的热量。即Qp=E2E1+W

  理想气体的定容摩尔热容量和定压摩尔热容量理论(简单应用)

  普适气体常量的物理意义,1摩尔理想气体在等压过程中升温1度时对外所作的功。即CpCr=R

  泊松比 γ=Cp/Cv=(i+2)/i 理想气体的这几个量Cv,Cp,γ与气体分子结构的关系,即它们与分子运动的自由度有关。运用这几个量来对气体的功、能、热量进行简单计算。

  等温过程:由于温度不变,因此系统的内能不变,系统吸收的热量全部用来对外做功。

  五、绝热过程(简单应用)

  绝热过程就是系统与外界之间无热量传递的过程,因此在状态变化时,三个参量均会发生变化。

  泊松方程(识记)

  从PV图上可见,绝热线比等温线更陡些,因为在系统体积膨胀时要保持等温必吸收热量,而绝热之后,没有热量可吸收,所以温度降低,压强减少。反之系统压缩时,无处释放热量,从而温度上升,压强增大。

  对于绝热过程的能量转换关系,只要能运用几个公式:一个是内能增量公式:

  绝热过程的功:

  绝热过程中,系统与外界无热量传递,因此Q=0,系统消耗本身内能对外作功而温度降低(膨胀)或外界对系统所做功全部用于增加内能而升高温度。

  六、循环过程(简单应用)

  循环过程即一个物体系统经历一连串的变化最后又恢复到原来的初始状态的整个过程。在PV图上,一个循环过程形成一个闭合曲线,起点和终点是相同的。

  热机的效率就是η=W循环/Q1 即在一个循环中从高温热库中吸收的热量中有百分之多少变为有用的功。热机的效率一定小于1。

  热机的循环过程在PV图上均为顺针方向进行的,称为正循环。

  致冷机的循环过程是一个逆循环。致冷系数就是系统从低温热库吸收的热量与外界提供的功之比。

  七、宏观过程的方向性(领会)

  先看一下结论:自然界中一切与热现象有关的宏观过程都涉及到热转换或热传导。而功热转换过程是不可逆的;热量从高温物体自动传向低温物体的过程是不可逆的;气体的自由膨胀过程是不可逆的。所以一切与热现象有关的宏观过程都是不可逆的。

  第二部分:热力学第二定律

  这个定律其实就是上面指出的热现象有关的宏观过程的不可逆性的规律。可以有以下表述:不可能把热量从低温物体传到高温物体而不产生其他影响;不可能从单一热库吸取热量,使之完全变为有用功而不产生其他影响;即第二类永动机是不可能制成的。

  那么热力学第二定律的实质是什么?这就从热力学系统的微观状态来进行研究分析,根据对微观分子状态的统计和概率分析,得出这样的结论,在宏观孤立系统内部所发生的过程,总是由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。

  用一个符号Ω来表示任一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。

  热力学系统是由大量作无序运动的分子组成的。

  相应的,热力学第二定律就可理解为:在宏观孤立系统内部所发生的实际过程,就是沿着热力学概率大的宏观状态进行,总是沿着无序性增大的方向进行。

  这是一条统计规律,因为这是大量无序运动的分子的宏观表现,如果只有少数分子,那么它就不适用此规律。同时,这条定律指出的只是过程进行的最概然方向,从理论上讲,孤立系统的热力学概率Ω值和无序性变小的过程也可能发生,但是根据概率统计,其在实际上发生的可能性极小,所以一般不会出现或观测不到。

  为了把这个定律进行定量的表示,我们引进“熵”概念,用S表示,这个玻尔兹曼关系公式应记住:

  S=klnΩ 这个k就是玻尔兹曼常量 1.38×1023 J/K

  熵增加原理也就是热力学第二定律的又一表述:在宏观孤立系统内所发生的实际过程总是沿着熵增加的方向进行,即 ΔS>0

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作者:重庆自考