清华大学物理课件分子物理与热力学4
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大学物理第九章热力学讲解
过程中, 温度每升高(或降低) 10C,吸收的热量.
i C R
V2
单 i 3 双 i 5 多 i 6
i 气体分子的自由度
ν摩尔理想气体在等体过程中, 温度从T1升高到 T2(或降低) ,吸收的热量为
Q V
E - E
2
1
i RT - T
2
2
1
CV T2 - T1
2
1
2
2
1
V
Q E - E + pV V
p
2
1
2
1
C DT + RDT V
定压摩尔热容: 1mol 理想气体在等压过程中吸
收的热量dQp ，温度升高 dT，其定压摩尔热容为
dQ C p
dT p ,m
dQ C dT
p
p ,m
定压摩尔热容另一表述: 1mol 理想气体在等压
p
等 p2 体
升 压
p1
o
2 ( p2,V ,T2 )
1 ( p1,V ,T1)
V
V
T1 T2 Q 0 DE 0
QV
E1
E2
p
等 p1
体
降 压
p2
o
Q E - E i RT - T
V
2
1
2
2
1
1( p1,V ,T1)
2( p2,V ,T2 )
V
V
T1 T2 Q 0 DE 0
2 公式适用条件 气体压强不太大，温度不太低，密度不太高
例1 一容器内贮有氧气 0.10kg，压强为10atm， 温度为 470C。因容器漏气，过一段时间后，压强 减到原来的 5/8，温度降到 270C。问： （1）容器体积为多大？ （2）漏去了多少氧气？
i C R
V2
单 i 3 双 i 5 多 i 6
i 气体分子的自由度
ν摩尔理想气体在等体过程中, 温度从T1升高到 T2(或降低) ,吸收的热量为
Q V
E - E
2
1
i RT - T
2
2
1
CV T2 - T1
2
1
2
2
1
V
Q E - E + pV V
p
2
1
2
1
C DT + RDT V
定压摩尔热容: 1mol 理想气体在等压过程中吸
收的热量dQp ，温度升高 dT，其定压摩尔热容为
dQ C p
dT p ,m
dQ C dT
p
p ,m
定压摩尔热容另一表述: 1mol 理想气体在等压
p
等 p2 体
升 压
p1
o
2 ( p2,V ,T2 )
1 ( p1,V ,T1)
V
V
T1 T2 Q 0 DE 0
QV
E1
E2
p
等 p1
体
降 压
p2
o
Q E - E i RT - T
V
2
1
2
2
1
1( p1,V ,T1)
2( p2,V ,T2 )
V
V
T1 T2 Q 0 DE 0
2 公式适用条件 气体压强不太大，温度不太低，密度不太高
例1 一容器内贮有氧气 0.10kg，压强为10atm， 温度为 470C。因容器漏气，过一段时间后，压强 减到原来的 5/8，温度降到 270C。问： （1）容器体积为多大？ （2）漏去了多少氧气？
大学物理课件气体分子运动论
等离子体物理
等离子体类似于气体的物质状 态，气体分子运动论为其研究 提供了理论基础。
生物学
气体分子运动论在生物学领域 的应用包括呼吸、扩散和渗透
等方面。
02
CATALOGUE
气体分子热运动的描述
气体分子的平均动能
平均动能的概念
气体分子在热运动中具有的平均动能是指气体分子在单位时间内 所做的平均动能的平均值。
大学物理课件气体 分子运动论
contents
目录
• 气体分子运动论概述 • 气体分子热运动的描述 • 气体分子之间的相互作用 • 气体分子运动论中的重要定律和公式 • 气体分子运动论中的重要实验和现象 • 气体分子运动论的未来发展与挑战
01
CATALOGUE
气体分子运动论概述
气体分子运动论的基本概念
碰撞频率与平均自由程
气体分子在单位时间内与其他分子碰撞的次数称为碰撞频 率，而分子在两次碰撞之间运动的距离称为平均自由程。
弹性碰撞与非弹性碰撞
根据碰撞过程中能量的传递情况，碰撞可分为弹性碰撞和 非弹性碰撞，弹性碰撞只改变分子的运动方向而不改变其 能量，而非弹性碰撞则会损失能量。
03
CATALOGUE
速率分布函数
描述气体分子速率分布情况的函数称为速率分布函 数，其值越大表示该速率下的分子数越多。
实验验证
通过实验可以验证气体分子的速率分布情况 ，如通过测量分子速度的分布情况来验证麦 克斯韦速度分布律。
气体分子的碰撞过程
碰撞过程的基本概念
气体分子之间的碰撞是指一个分子通过与另一个分子相互 作用而改变其运动状态的过程。
温度与平均动能的关系
温度是气体分子平均动能的量度，温度越高，气体分子的平均动能 越大。
大学物理热学第十三章 热力学基础 PPT
Mayer公式
•摩尔热容比
CP,m i 2
CV ,m i
泊松比
CV ,m
i 2
R
Cp,m
CV ,m
R
i
2 2
R
单原子分子理想气体 i 3 1.67
双原子分子理想气体 i 5 1.40
多原子分子理想气体 i 6 1.33
pV m RT RT
M
Q CV ,m (T2 T1)
•过程曲线: p b T2
0
a T1 V
吸收得热量全部用来内能增加;或向外界放热以内能减小为代 价;系统对外不作功。
3、理想气体定体摩尔热容 CV ,m
•定义:1mol、等体过程升高1度所需得热量
•等体过程吸热 QV CV ,m (T2 T1)
•等体过程内能得增量
E
QV
i 2
R
T2
T1 CV ,m T2
13-1 准静态过程 功 热量
一、准静态过程
可用Ｐ－V 图上得一条有
方向得曲线表示。
二、功
准静态过程系统对外界做功:
元功: dW Fdl pSdl pdV
dl
系统体积由V1变 为V2,系统对外 界作总功为:
V2
W＝ pdV
V1
p F S pe
光滑
注意:
V2
W＝ pdV
V1
1、V ，W>0 ；V ，W<0或外界对系统作功 ，V不变时W=0
V2 PdV
V1
i CV ,m 2 R
CP,m
CV ,m
CP,m CV ,m R
等容 等压
WV 0
QV CV ,m (T2 T1) E
QP Cp,m (T2 T1) CV ,m (T2 T1) P(V2 V1) WP P(V2 V1) R(T2 T1)
热力学统计物理第4章_详解
3. 可以分辨：经典全同粒子可以分辨。 具有完全相同属性（质量、电荷、自旋等）的同类粒子 称为全同粒子。 4. 能量是连续的：按照经典力学的观点，在允许的能 量范围内，粒子的能量可取任何值。
3
一 μ空间（相空间） ：粒子位置和动量构成的空间 经典力学: 确定一个粒子的运动状态用 r 和 p。
d = dq1 dq2 … dqr · dp1 dp2 …dpr
5
二
经典描述方法例子
px
x
L
1 自由粒子
不受外力作用的粒子（如理想气体 O 分子、金属自由电子等），其能量 p2 2m ① 1D自由粒子: 限制在长L范围内 (线状材料等)； 互相正交的 x、px 轴构成2D的μ空间。 相轨道“——”等能面是一条直线.
1
统计物理: 关于热现象的微观理论。
研究对象: 大量微观粒子组成的宏观物质系统。 (微观粒子：如分子、原子、自由电子、光子等) 统计物理认为: 宏观性质是大量微观粒子运动的集体表现。 宏观物理量是相应微观物理量的统计平均值。 经典统计: 粒子满足经典力学规律 (运动状态的经典描述) 量子统计: 粒子满足量子力学规律 (运动状态的量子描述)
px p sin cos , p y p sin sin , pz p cos .
V dp x dp y dpz 3 h
z
p
则动量空间的体积元：
V p sin d pd dp p 2 sin dp d d
在体积V 内，动量大小在 p 到 p + dp, 动量方向在 到 + d， φ 到 φ + dφ内，自由粒子可能的状态数为：
px
dp x
3
一 μ空间（相空间） ：粒子位置和动量构成的空间 经典力学: 确定一个粒子的运动状态用 r 和 p。
d = dq1 dq2 … dqr · dp1 dp2 …dpr
5
二
经典描述方法例子
px
x
L
1 自由粒子
不受外力作用的粒子（如理想气体 O 分子、金属自由电子等），其能量 p2 2m ① 1D自由粒子: 限制在长L范围内 (线状材料等)； 互相正交的 x、px 轴构成2D的μ空间。 相轨道“——”等能面是一条直线.
1
统计物理: 关于热现象的微观理论。
研究对象: 大量微观粒子组成的宏观物质系统。 (微观粒子：如分子、原子、自由电子、光子等) 统计物理认为: 宏观性质是大量微观粒子运动的集体表现。 宏观物理量是相应微观物理量的统计平均值。 经典统计: 粒子满足经典力学规律 (运动状态的经典描述) 量子统计: 粒子满足量子力学规律 (运动状态的量子描述)
px p sin cos , p y p sin sin , pz p cos .
V dp x dp y dpz 3 h
z
p
则动量空间的体积元：
V p sin d pd dp p 2 sin dp d d
在体积V 内，动量大小在 p 到 p + dp, 动量方向在 到 + d， φ 到 φ + dφ内，自由粒子可能的状态数为：
px
dp x
《大学物理课件：热力学与统计物理》
将热传导与热扩散联系起来，讨论它们在自然界和工程中的应用。
理解气液相变、液固相 变等相图和相变的描述。
混合气体及分子速率分布
混合气体
讨论不同气体的混合行为，分析混合气体的性 质和平衡态。
分子速率分布
解释气体分子速率分布，与分子速率的平均值 和速率分布曲线有关。
巨正则系综和理想气体的态密度
巨正则系综
介绍巨正则系综的概念和应用，探讨系统 的粒子数和能量的涨落。
大学物理课件：热力学与 统计物理
热力学与统计物理涉及热量、温度、能量转换等概念，也解释了宏观性质与 微观分子运动之间的关系。
热力学基本概念
热量和温度
热力学中的基本概念，研究热能的传递和物 体的热平衡。
热力学过程和状态方程
描述热力学系统进入不同状态的变化过程及 其相关方程。
热力学系统
将物质和能量的交换划分为开放系统、律
描述自然界中热量传递的方向和限制，热量永远无法从低温传递到高温。
3
卡诺循环与效率
介绍卡诺循环的原理和效率，热能转换的极限。
理想气体和非理想气体
1 理想气体的特性
理想气体模型的假设条 件和基本性质，如理想 气体状态方程。
2 非理想气体与修正 3 相图与相变
介绍非理想气体的行为， 修正理想气体模型，如 范德瓦尔斯方程。
内能、焓和物态函数
介绍不同物质状态下的内能变化、焓的概念 以及各种物态函数。
热力学第一定律
1 能量守恒原理
2 内能和功
第一定律表明能量不能被创建或销毁， 只能从一种形式转化为另一种形式。
内能是系统的全部微观能量，功是能 量的传递和转换过程。
3 热量和热容量
介绍热量的概念以及定压热容量和定容热容量的计算。
物理化学课件及考试习题 试卷 答案第4章 多组分系统热力学习题及答案
第三章多组分系统热力学一、填空题、只有系统的＿＿＿＿性质才具有偏摩尔量。
而偏摩尔量自身是系统的＿＿＿＿性质。
偏摩尔量的值与系统中各组分的浓度＿＿＿＿。
混合适物系统中各组分的同一偏摩尔量间具有两个重要的性质，分别是＿＿＿＿与＿＿＿＿。
、如同温度是热传导的推动力一样，化学势是＿＿＿＿传递的推动力。
在恒温恒压下多相平衡的条件是＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。
以焓表示的组分 的化学势可写 ＿＿＿＿。
成、混合理想气体中任一组分 的化学势＿＿＿＿＿＿＿＿；理想溶液中任一组分 的化学势＿＿＿＿＿＿＿＿；稀溶液中溶剂 的化学势＿＿＿＿＿＿＿＿。
、由纯组分在恒温恒压下组成理想混合物时， ＿＿ ； ＿＿ ；＿＿ 。
＿＿ ；、理想溶液混合时， ， ， ， 。
、比较水的化学势的大小（此处 ）：（填 、 或 ）、非理想溶液溶质的化学势表示式 ，其标准态为 。
、在一定的温度及压力下，某物质液汽两相达平衡，则两相的化学势 与若维持压力不变，升高温度，则 和 都 ；但 比 。
、理想溶液中任意组分 的化学势： 。
、 、 ，有两瓶萘的苯溶液，第一瓶为 升，溶有 萘，第二瓶为升，溶有 萘，若以 和 表示两瓶中萘的化学势，则它们的关系为 。
、糖可以顺利溶解在水中，说明固体糖的化学势较糖水中的糖的化学势＿＿＿＿。
答案：、广延；强度；有关；集和性；依赖性； 、物质；系统中各组分在各相中的化学势相等；ij n P S in H≠⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂,,、()()()A A B B B B X RT P T X RT P T pp RT T ln ,;ln ,;ln*A *B 0B +=+=+=μμμμμμ 、、 ，＞ ，＜ ， 。
、、()i i i i x r RT l ln 0+=μμ ()l r x i i i 01,1μ时的==、 ； 减小， 减小得慢 、、 。
、高二、单选题、关于偏摩尔量，下列说法中错误的是偏摩量必须有等温、等压条件只有容量性质才有偏摩尔量，强度性质不可能有偏摩尔量偏摩尔量是两个容量性质之比，它本身是一个强度性质某组分的偏摩尔量不随温度 ，压力 的变化而变化、对于偏摩尔量，指出下列说法错误者（ ）偏摩尔量必须有恒温恒压条件；（ ）偏摩尔量不随各组分浓度的变化而变化；（ ）偏摩尔量不随温度 和压力 的变化而变化；（ ）偏摩尔量不但随温度 、压力 的变化而变化，而且也随各组分浓度变化而变化。
高分子物理结构与性能第三章结晶动力学与结晶热力学
03
Avrami指数——与成核机理和晶体生长方式有关的常数，等于生长的空间维数和成核过程的时间维数之和。
生长方式
均相成核
异相成核
三维生长（球晶）
n=3+1=4
n=3+0=3
二维生长（片晶）
n=2+1=3
n=2+0=2
一维生长（针状晶体）
n=1+1=2
n=1+0=1
不同成核方式和生长类型的Avrami指数
求平均值E（E是时间的函数）
设单位面积内的平均雨滴数为N，当时间由t增加到t+dt时，有效面积的增量为2πrdr，平均值E的增量为：
设水波前进速度（球晶生长速度）为v，则有：
1
对上式积分即可得到m的平均值E与t的关系：
2
—— 一次性成核且晶核密度为N时，结晶体系内的非晶部分与时间的关系
3
P
r
二次结晶——聚合物主期结晶结束后仍在进行的结晶 二次结晶进行的相当缓慢，可以延续几个月，甚至几年。在这段时间内，材料的热力学状态以及各种性质一直随二次结晶的进行而变化，因此会导致制品发生变形、开裂等问题，所以二次结晶是应该避免的。 避免二次结晶的措施： 对聚合物制品进行“退火”处理，即在较高的温度下对制品进行热处理，促进聚合物的二次结晶，使结晶尽早完成。
σ——侧表面自由能； σe——端表面自由能； bo——单分子层厚度； hf——单位体积理想聚合物晶体熔融热焓。
单击此处添加大标题内容
以 对 作图，可以得到：
与成核方式有关的参数Kg 与晶核生成速率相关的参数Go 可以求出σσe
LH（Lauritizen-Hoffmann ）方程
急冷至结晶温度
Avrami指数——与成核机理和晶体生长方式有关的常数，等于生长的空间维数和成核过程的时间维数之和。
生长方式
均相成核
异相成核
三维生长（球晶）
n=3+1=4
n=3+0=3
二维生长（片晶）
n=2+1=3
n=2+0=2
一维生长（针状晶体）
n=1+1=2
n=1+0=1
不同成核方式和生长类型的Avrami指数
求平均值E（E是时间的函数）
设单位面积内的平均雨滴数为N，当时间由t增加到t+dt时，有效面积的增量为2πrdr，平均值E的增量为：
设水波前进速度（球晶生长速度）为v，则有：
1
对上式积分即可得到m的平均值E与t的关系：
2
—— 一次性成核且晶核密度为N时，结晶体系内的非晶部分与时间的关系
3
P
r
二次结晶——聚合物主期结晶结束后仍在进行的结晶 二次结晶进行的相当缓慢，可以延续几个月，甚至几年。在这段时间内，材料的热力学状态以及各种性质一直随二次结晶的进行而变化，因此会导致制品发生变形、开裂等问题，所以二次结晶是应该避免的。 避免二次结晶的措施： 对聚合物制品进行“退火”处理，即在较高的温度下对制品进行热处理，促进聚合物的二次结晶，使结晶尽早完成。
σ——侧表面自由能； σe——端表面自由能； bo——单分子层厚度； hf——单位体积理想聚合物晶体熔融热焓。
单击此处添加大标题内容
以 对 作图，可以得到：
与成核方式有关的参数Kg 与晶核生成速率相关的参数Go 可以求出σσe
LH（Lauritizen-Hoffmann ）方程
急冷至结晶温度
分子动理论内能与热机详解课件
热机的效率与损失
了解热机的效率和损失是提高热机效率的重要途径。
热机的效率是指热机输出的机械能与输入的热能之比，而损失则是指热能在转换过程中由于各种原因 所造成的能量损失。
04
热力学第一定律
热力学第一定律的内容
热力学第一定律的内容是能量守恒定律在热现象中的具体 表现，它指出在一个封闭系统中，热能的总量是恒定的， 不会凭空产生或消失。
02
内能
内能的概念
内能是物体内部所有分子动能和势能的总和，是物体内部能 量的表现形式。
内能是物体内部微观粒子所具有的能量总和，包括分子动能 和分子间的势能。分子动能是由于分子热运动而具有的能量， 而分子间的势能是由于分子间的相互作用而具有的能量。
内能与温度的关系
温度越高，物体内部微观粒子的平均 动能越大，因此物体的内能也越大。
Байду номын сангаас3
热机原理
热机的定义与分类
01
了解热机的定义和分类是理解热 机原理的基础。
02
热机是指利用热能来转换机械能 的装置，通常分为内燃机、蒸汽 机和燃气轮机等类型。
热机的工作原理
掌握热机的工作原理是理解热机效率 的关键。
热机的工作原理基于热力学第一定律 和第二定律，通过加热、膨胀和做功 等过程，将热能转换为机械能。
在工程和科学实验中，热力学第一定律被广泛应用于分析各种能量转换和转移过程，如机械能转换为热能、电能转换为热能等。
在设计和优化热力系统时，需要遵循热力学第一定律，确保系统能够高效、安全地转换和利用能源。
05
热力学第二定律
热力学第二定律的内容
热力学第二定律指出，不可能把热从低温物 体传到高温物体而不产生其他影响。
绝对零度是热力学的最低温度，即0开尔文或-273.15摄氏度。