大学物理课件---典型热力学过程-[福州大学...李培官]

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大学物理热力学PPT课件

大学物理热力学PPT课件

02
对应态原理
不同物质在相同的对应状态下具有相同 的热力学性质。对应态参数包括对比压 强、对比体积和对比温度。
03
范德华方程与对应态 原理的应用
预测真实气体的性质,如液化温度、临 界参数等。
真实气体行为描述
压缩因子
描述真实气体与理想气体偏差程度的物理量,定义为Z = pV/nRT。对于理想气体,Z = 1;对于真实气体,Z ≠ 1。
细管电泳等。
固体熔化与升华过程分析
固体熔化
升华过程
熔化与升华的应用
固体在加热过程中,当温度达到 熔点时开始熔化,由固态转变为 液态。熔化过程中吸收热量,温 度保持不变。
某些物质在固态时可以直接升华 为气态,而无需经过液态阶段。 升华过程中也吸收热量,但温度 同样保持不变。
熔化与升华是物质相变的重要过 程,对于理解物质的热力学性质 和相变规律具有重要意义。同时, 在实际应用中也具有广泛用途, 如金属冶炼、材料制备等领域。
阿马伽分体积定律
混合气体的总体积等于各组分气体分体积之和,即V_total = V_1 + V_2 + ... + V_n。
理想气体混合物的性质
各组分气体遵守理想气体状态方程,且相互之间无化学反应。
范德华方程与对应态原理
01
范德华方程
对真实气体行为的描述,考虑了分子体 积和分子间相互作用力,形式为(p + a/V^2)(V - b) = RT,其中a、b为与物 质特性相关的常数。
维里方程
描述真实气体行为的另一种方程形式,考虑了高阶分子间 相互作用项,形式为pV = nRT(1 + B/V + C/V^2 + ...), 其中B、C等为维里系数。

大学物理课件---位移电流-[福州大学...李培官]

大学物理课件---位移电流-[福州大学...李培官]
+ D - I传 I传
S
是极板上的电荷面密度。
I传 S d dD dDS d D S dt dt dt dt
由D 得
电容器极板之间的电位移通量对时间的变化 率和传导电流的大小相等,可以作为电流对 待。
1865年麦克斯韦提出一个假设:当电容器充、放电 时,电容器中的电场发生变化,变化的电场可等效为 电流,这种电流称为位移电流 Id。 定义:位移电流等于电位移通量随时间的变化率
麦克斯韦的“位移电流”
假说, 是对人类的巨大贡献。 揭示出,变化的电场可 以产生电流,
而电流的存在,就意
味着磁场的存在。
因此,变化的电场可以
产生磁场。
8
2. 位移电流 ID的性质 (1)位移电流仅由变化的电场所引起,它不依赖导 体, 可在任何有变化电场的空间出现, 不产生 焦耳热,即ID的实质就是变化电场。
B(r )
0 0
2
dE 5 r 5.6 10 r dt
B( R)
在边缘处
r R 0.05m
0 0 dE
2 r dt
2.8 10 6 (T )
19
【例3】 设平行板电容器极板为圆板,半径为R ,两极板间 距为d,用缓变电流 IC 对电容器充电 求 P1 ,P2 点处的磁感应强度 解 任一时刻极板间的电场 D E
B2
0 I C
2 πR
2
r2
20
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再见
今天是2013年10月1日星期二
21
某一时刻位移电流的大小和方向,就是该时刻电路 中传导电流的大小和方向。 d D 位移电流 ID S D dS dt t 位移电流密度 jD D 0 r E t t 结论:在电容器中,ID总= i,极板中断的传导电流 由ID接替,保持电流的连续性。 7

大学物理课件---不确定关系---[福州大学...李培官]

大学物理课件---不确定关系---[福州大学...李培官]

xpx ~ h
再考虑其它衍射条纹
xpx h
7
即,如果对光子的坐标测量得越精确 (Δx 越小) ,动量 ΔPx 不确定性就越大;反之亦然。
三.海森堡不确定关系的内容
理论和实验都证明:波动性使 微观粒子的坐标和动量(或时间 和能量)不能同时取确定值。
1.不确定关系(又称测不准 原理)的内容:
电子位置的不确定范围甚至比原子的大小还要大几亿倍。
12
【例4】.设子弹的质量为0.01kg枪口的直径为0.5cm。 试求子弹射出枪口时的横向速度的不确定量。 解: 枪口直径可以当作子弹射出枪口时位置的 不确定量: x 5 103 m
px mvx 30 v x 1.05 10 m s 2mx
4
m 9.11 10 kg
31
6.63 1034 Vx 1.2m / s 31 4 mx 9.11 10 1 10
电子经9kV加速后的速度为:
Vx
2eV 7 5.6 10 m / s m
讨论:由于Vx Vx ,电子的波动性极小,图象清晰 。 11
【例3】:一电子具有200m•s-1的速率,动量的不确 定范围为动量的0.01%,则该电子的位置不确定范围 有多大? 解: 电子的动量:
p mv 9.1 10
31
200 1.8 10 kg m s
32 1
28
1
动量的不确定范围:
p 0.01p 1.8 10 kg m s 6.63 1034 3 5.9 10 m 电子的不确定范围: x 32 p 2 1.8 10
xpx
p 1 V 10 6 m / s m m x

大学物理演示动画---光的偏振-[福州大学...李培官]

大学物理演示动画---光的偏振-[福州大学...李培官]
今天是2013年8月4日星期日
大学物理演示动画 ---光的偏振
福州大学至诚学院
大学物理教研室 李培官
1.光的偏振状态
自然光
线偏振光
部分偏振光
偏振片
波动光学
检 偏
起偏器
检偏器
思 • 一束光线通过一偏振片,若I 不变化,是什么光?
考 •I 变化且有消光, 是什么光? • I 变化但无消光, 是什么光?
原理:把自然光分成寻 常光和非寻常光,然后 利用全反射把寻常光反 射到棱镜侧壁上,,只 让非寻常光通过,从而 获得一束振动方向固定 的线偏振光。 加工后将两块方解石用 加拿大胶粘合起来, 对于o光 对于e光
光轴
90 48 68
e光 o光
加拿大胶
no n 产生全反射
n 1.55 no 1.658
波动光学
偏振光的干涉 人为双折射现象 旋光现象 偏振光的干涉1 实验装置 屏
偏振片P1
波晶片
偏振片P2
2. 实验现象
单色光入射, 波片厚度均匀, 屏上光强均匀分布.
白光入射, 屏上出现彩色, 转动偏振片或波片, 色彩变化. 波片厚度不均匀时, 出现干涉条纹.
双折射[演示动画]
• 尼克尔棱镜
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今天是2013年8月4日星期日
波动光学
3. 马吕斯定律 I0
P1
I1
P2
I2
P1 A1
E2 E1 cos
P2 A2
A2 A1 cos
马吕斯定律

I 2 I1 cos 2
I2:检偏器射出光强
I1:入射检偏器光强

大学物理课件---相对论质量和动量-[福州大学...李培官]

大学物理课件---相对论质量和动量-[福州大学...李培官]
• 讨论:①v=0时,m = m0,即m0 是物体相对于它静止的参
• • • • •
考系测得的质量; ②v<<c时,m≈m0,即牛顿力学的情况; ③v~c时,m 随v 的变化明显,m 是m0 的几十、几百倍。 如当v=0.98c 时,m=5.03m0; ④v>c 时,m 为虚数,无实际意义。说明c 是一切物体运 动速度的极限; ⑤对光子,v = c,相对论质量公式要有意义, 必须m0=0,否则无意义,所以光子的静止质量为零(m0 =0)
若作用时间足够长, 物体的运动速度,可以超过真空中的光速。
这一结论,与伽利略的速度合成法则可能导致超光速的 结论一样,都没有任何实验依据。并且,被越来越多的实验事实 所否定。 经典力学在高速领域遇到了不可克服的困难。
4
2.质速关系式
相对论认为,物体的质量 与物体的运动速度大小 有关,
质 速 关系式
当v<<c 时,m≈m0 为恒量,故认为牛顿定律是狭义相对论 动力学方程在 v<<c 时的一种特殊情况。
速到接近光速。 全长约三公里多的斯坦福直线加速器曾将电子加速到
0.999999999 问:此时电子的质量是其静止质量的几倍? 7
真 空

0.9999999997 0.9999999994
6
3.质-速关系式的推导
设两全同小球,静止质量 A球静止于 S ,
S
mA 0 mB0 m0
B球静止于 S
S
A
v
S
B
完全非弹性碰撞
A
B
u
S系动量守恒:
mv m0 0 (m m0 )u
7
m m0 v u m
S 系动量守恒: m0 0 mv (m m0 )u

大学物理课件劈尖干涉福州大学李培官

大学物理课件劈尖干涉福州大学李培官
(示意图中的 AB 段)。现用波长为 600.0nm 的平行光 垂直照射,观察反射光形成的等厚干涉条纹。在图中 AB 段共有 8 条暗纹,且 B 处恰好是一条暗纹,求薄膜的
厚度。( Si 折射率为 3.42, SiO2 折射率为 1.50 )。
解:上下表面反射都有半波损
B
失,计算光程差时不必考虑附 A 加的半波长,设膜厚为 e
长为 的单色光垂直入射时,观察到干涉条纹如图.
问: (1)不平处是凸的,还是凹的?
(2)凹凸不平的高度为多少?
b
解: (1) 等厚干涉,同一条纹上各点对
应的空气层厚度相等, 所以不
平处是凸的.
a
(2)由相似三角形关系得:
2b
ha
h a
b2
a
b
h

2
17
a
b

【例5】 工件质量检测 有一劈尖,光的=0.55m,明纹 间距a=2.34mm,但某处干涉条纹 弯曲,最大畸变量b=1.86mm,问: 该处工件表面有什么样的缺陷,其 深度(或高度)如何?
求: 金属丝直径 D
解: sin D a D D L
L
L2
a2
由题知:
a 4.295 0.14317mm 30

D
L
直径:D L 28.880 1 0.589 310 3 mm 0.05944mm
a 2 0.143 17 2
16
【例5】利用劈尖干涉可对工件表面微小缺陷进行检验. 当波
e

2k 1 (明)e
4n

k 2n

(暗)
2.测量长度的微小变化: l N

大学物理课件[阅读材料]---麦克斯韦简介-[福州大学...李培官]

5
麦克斯韦10岁进入爱丁堡中学, 14岁在中 学时期就发表了第一篇科学论文《论卵形曲线 的机械画法》,反映了他在几何和代数方面的 丰富知识。16岁进入爱丁堡大学学习物理,三 年后,他转学到剑桥大学三一学院。1854年毕 业并留校任教,两年后到苏格兰的马里沙耳学 院任自然哲学教授,1860年到伦敦国王学院任 教,1871年受聘筹建剑桥大学卡文迪什实验室 ,并任第一任主任。 在剑桥学习时,麦克斯韦打下了扎实的数 学基础,为他以后把数学分析和实验研究紧密 结合创造了条件。
今天是2013年10月30日星期三
大学物理【阅读材料】
---麦克斯韦简介
福州大学至诚学院
大学物理教研室 李培官
麦克斯韦简介
【阅读材料】
麦克斯韦简介
麦克斯韦(1831-1879) 英国物理学家 . 经典电磁理 论的奠基人 , 气体动理论创 始人之一 . 他提出了有旋场
(感生电场)和位移电流的概
念 , 建立了经典电磁理论 , 并预言了以光速传播的电磁 波的存在 .在气体动理论方 面 , 他还提出了气体分子按
麦克斯韦还在 气体运动理论、光学、热力学、 弹性理论等方面有重要贡献。
4
【麦克斯韦生平简介】
麦克斯韦是19世纪伟大的 英国物理学家、数学家。 经典电动力学的创始人, 统计物理学的奠基人之一。
麦克斯韦1831年6月13 日出生于英国爱丁堡,他 的父亲是一位律师,但对 研究科学问题有强烈爱好 ,这对麦克斯韦的一生有 深刻影响。
6
他精心研究了法拉第的《电学的实验研究》 ,以法拉第的力线概念为指导,透过这些似乎杂 乱无章的实验记录,运用场论的观点,以演绎法 建立了系统的电磁场理论。于1873年出版的《电 学和磁学论》一书。这是一部可以同牛顿的《自 然哲学的数学原理》、达尔文的《物种起源》和 赖尔的《地质学原理》相媲美的里程碑式的著作 。 在他的一生中共写了100多篇有价值的论文。 1879年11月3日,麦克斯韦因病在剑桥逝世, 年仅48岁。那一年正好爱因斯坦诞生。科学史上 这种巧合还有一次是在1642年,那一年伽里略去 世,牛顿诞生。

大学物理热力学(课件)


三、热力学过程
系统的宏观状态随时间的变化过程称为热
力学过程,简称过程。
O
2
V
过程的发生必然导致平衡态的破坏——任何实际过程都无法在P-V
图上表示。
§4-1 热力学第一定律
准静态过程
系统在变化的过程中所经历的每 一中间状态都无限接近平衡态—— 准静态过程
一个准静态过程对应P-V图中一条曲线
说明:
P
1

-p V
dp -g p
dV Q
V
绝热线比等温线陡。
3、绝热过程方程的推导 对绝热过程,据热力学第一定律,有
dA -dE

pdV

-
M

CV
dT
(1)
对状态方程 pV M RT

两边微分得 pdV Vdp M RdT

(2)*
(1)/(2)式消去dT 得
pdV - CV pdV Vdp R
放出热量
§4-2 热力学第一定律对理想气体的应用
一、理论基础
(1)
pV M RT
(理想气体的共性)
dQ dE pdV 解决过程中能
(2) Q E V2 pdV 量转换的问题 V1
(3) E E(T ) (理想气体的状态函数)
(4) 各等值过程的特性 .
二、 等体过程
系统的内能。
说明: (1)系统的内能就是系统中所有分子的热运动能量和分子间 相互作用的势能的总和。 (2)内能的变化只决定于初末两个状态,与所经历的过程无 关,即内能是系统状态的单值函数,E=f(T、V),是状态量。
(3)理想气体的内能E=f(T),
E M i RT

大学物理课件【阅读材料】--普朗克的简介--[福州大学...李培官]

13
• 2.墓碑号刻着他的名和h的值
• 普朗克为人谦虚,作风严谨。在1918年4月德国物理学会 庆贺他60寿辰的纪念会上,普朗克致答词说:“试想有一 位矿工,他竭尽全力地进行贵重矿石的勘探,有一次他找 到了天然金矿脉,而且在进一步研究中发现它是无价之宝, 比先前可能设想的还要贵重无数倍。假如不是他自己碰上 这个宝藏,那么无疑地,他的同事也会很快地、幸运地碰 上它的。”这当然是普朗克的谦虚。洛仑兹在评论普朗克 关于能量子这个大胆假设的时候所说的话,才道出了问题 的本质。他说:“我们一定不要忘记,这样灵感观念的好 运气,只有那些刻苦工作和深入思考的人才能得到。” • 1947年10月3日,普朗克在哥廷根病逝,终年89岁。德国 政府为了纪念这位伟大的物理学家,把威廉皇家研究所改 名叫普朗克研究所。 • 普朗克的墓在哥庭根市公墓内,其标志是一块简单的矩形 石碑,上面只刻着他的名字,下角写着: h=6.62×10- 27尔格〃秒。
3
• 1879年普朗克在慕尼黑 大学得博士学位后,先 后在慕尼黑大学和基尔 大学任教。1888年基尔 霍夫逝世后,柏林大学 任命他为基尔霍夫的继 任人(先任副教授, 1892年后任教授)和理 论物理学研究所主任。 1900年,他在黑体辐射 研究中引入能量量子。 由于这一发现对物理学 的发展作出的贡献,他 获得1918年诺贝尔物理 学奖。
5
• 在纳粹攫取德国政 权后,以一个科学 家对科学、对祖国 的满腔热情与纳粹 分子展开了,为捍 卫科学的尊严而斗 争。1947年10月4 日,普朗克在哥廷 根病逝,终年89岁。 • 德国政府为了纪念 这位伟大的物理学 家,把威廉皇家研 究所改名叫普朗克 研究所。
6
二.主要成就
• 1.普朗克早期的研究领域主要是热力学。他的博士论文就 是《论热力学的第二定律》。此后,他从热力学的观点对 物质的聚集态的变化、气体与溶液理论等进行了研究。 普朗克的另一个鲜为人知伟大的贡献是 推导出波尔兹曼常数k。他沿着波尔兹 曼的思路进行更深入的研究得出波尔兹 曼常数后,为了向他一直尊崇的波尔兹 曼教授表示尊重,建议将k命名为波尔 兹曼常数。普朗克的一生推导出现代物 理学最重要的两个常数k和h,是当之无 愧的伟大物理学家。

大学物理演示动画--双缝干涉-[福州大学...李培官]

菲涅耳双镜分波面法71spm2sdd当屏幕p移至b处从s1和s2到到b点的几何距离差为零但是观察到暗条纹验证了反射时有半波损失存在
第十一章.
波动光学
大学物理演示动画
双缝干涉
1.1.杨氏双缝(分波面法)
1)d 、D 一定时,若 变化,则x 将怎样化?

x 、D 2)
d 一定时, 条纹间距 与 的关系何?
半波损失的条件
光从光疏介质到光密介质界面反射时,反射光 和入射光之间有相位π 的突变.
Tips for Better Life
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今天是2021年4月15日星期四
D
杨氏双缝干涉的讨论
1.
影响条纹宽度的因素:
x
D
d
(1) 双缝间距
x 1 d
(2) 光波的波长
x
(3) 屏与缝间距
xD
1.2.菲涅耳双镜(分波面法)
P
s
M1
L
s1
d
s2
C
M2
d'
1.3. 劳埃德镜(分波面法)
P'
P
s1
d
s2
MB
d'
当屏幕P 移至B 处,从 S 1 和 S 2 到B 点的几 何距离差为零,但是观察到暗条纹,验证了反射 时有半波损失存在。
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