2011年自考物理(工)串講筆記(一)
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第二篇 熱學(xué)轉(zhuǎn)自環(huán) 球 網(wǎng) 校edu24ol.com
2.1 氣動(dòng)理論
2.2 熱力學(xué)理論
這一篇主要講述的內(nèi)容是以氣體為研究對(duì)象時(shí)所涉及的物理量，以及氣體狀態(tài)改變所涉及的功、熱、內(nèi)能運(yùn)算研究氣體時(shí)所涉及的物理量主要有P、V、T分別為壓強(qiáng)、體積、溫度。氣體的狀態(tài)可以用一組P、V、T來(lái)表示，如果氣體的P、
V、T中有物理量發(fā)生改變，我們就稱之為氣體狀態(tài)改變了，因此在研究氣體的時(shí)候不同狀態(tài)的氣體通常可能遵循不同的規(guī)律，這樣研究氣體就沒(méi)有標(biāo)準(zhǔn)了，結(jié)果也會(huì)五花八門(mén)，為此，我們規(guī)定一種標(biāo)準(zhǔn)的研究狀態(tài)，即在壓強(qiáng)P0=1atm，溫度為T(mén)0=273.15K時(shí)，此時(shí)1摩爾的任何氣體的體積均為 此即阿伏加德羅定律，符合該定律的氣體，稱之為理想氣體，理想氣體的P、V、T通常符合，關(guān)于R稱之為普遍常量，上述公式涉及的單位詳見(jiàn)P107.
前面講到氣體的狀態(tài)涉及P、V、T，那么P、V、T究竟是什么，如何產(chǎn)生的呢?
我們知道氣體分子通常是運(yùn)動(dòng)的，關(guān)于氣體體積V比較容易理解，它通常和盛裝氣體容器有關(guān)，因此在此不再敘述壓強(qiáng)如何產(chǎn)生的呢?我們?cè)谟晏齑騻悖挈c(diǎn)打在傘上你會(huì)通過(guò)手感到雨點(diǎn)對(duì)傘的壓力，如果將裝在容器的氣體分子想像成雨點(diǎn)，由于它們無(wú)規(guī)則雜亂無(wú)章的熱運(yùn)動(dòng)，必然和裝它的容器壁發(fā)生沖撞，大量分子對(duì)器壁的沖撞就會(huì)形成對(duì)器壁的壓力作用，此即壓強(qiáng)成因，如果是理想氣體的話，則其壓強(qiáng)可通過(guò)下式求取
是單位體積的平均分子數(shù)，V為分子熱運(yùn)動(dòng)的速率。
關(guān)于反映分子熱運(yùn)動(dòng)的分子速率主要三種
最慨然速率，通常 表示，
方均根速率，通常 表示，
平均速率
上述理想氣體壓強(qiáng)公式中，V為方均根速率的平方。
上面介紹了壓強(qiáng)的微觀本質(zhì)和壓強(qiáng)的計(jì)算公式，那么什么是溫度呢?
溫度是衡量分子熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度的，在數(shù)值上它和分子熱運(yùn)動(dòng)的平均平動(dòng)動(dòng)能有關(guān)，分子的平均平動(dòng)動(dòng)能是指將分子看成一個(gè)質(zhì)點(diǎn)，作平移運(yùn)動(dòng)，其熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能就是平動(dòng)動(dòng)能，其量化公式，分子作無(wú)規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)表明分子具有能量，這種能量不僅僅體現(xiàn)在平動(dòng)動(dòng)能上，還體現(xiàn)在分子可以轉(zhuǎn)動(dòng)，振動(dòng)等運(yùn)動(dòng)形式上，將上述所有可能的能量的和稱之為分子熱運(yùn)動(dòng)總能量。每個(gè)分子平均總能量 ，i為自由度，關(guān)于自由度大家要記清楚不同分子種類的自由度，詳見(jiàn)P114頁(yè)。
除了上述分子熱運(yùn)動(dòng)能外分子和分子間還存在勢(shì)能，將分子熱運(yùn)動(dòng)的功能和熱能的和叫作物質(zhì)的內(nèi)能，對(duì)于理想氣體，由于忽視分子間作用力，所以理想主體的內(nèi)能是指分子熱運(yùn)動(dòng)動(dòng)能的總和。
質(zhì)量M，摩爾質(zhì)量mol的的理想氣體內(nèi)能
要牢牢掌握
本章節(jié)留閱讀，教材第7節(jié)氣體分子熱運(yùn)動(dòng)的速率分布規(guī)律，在115頁(yè)，希望課后認(rèn)真閱讀。
熱力學(xué)基礎(chǔ)這一章是這一篇的重點(diǎn)，熱力學(xué)基礎(chǔ)這一章主要分為兩部分內(nèi)容：
(1)氣體狀態(tài)從一個(gè)狀態(tài)向另一個(gè)狀態(tài)變化，從能量角度涉及哪幾個(gè)物理量，對(duì)于幾種典型的變化過(guò)程Q、W、E如何計(jì)算。
(2)氣體狀態(tài)從一個(gè)狀態(tài)向另一個(gè)狀態(tài)改變能不能發(fā)生，如果能夠發(fā)生，發(fā)生條件是什么，前者和熱力學(xué)第一定律有關(guān)，后者和熱力學(xué)第二定律有關(guān)。
熱力學(xué)系統(tǒng)從平衡狀態(tài)1向狀態(tài)2變化中，外界對(duì)系統(tǒng)所作的功和外界給系統(tǒng)的熱量二者之和是恒定的。等于系統(tǒng)的內(nèi)能。
定律表明：
1.狀態(tài)改變涉及功、熱、內(nèi)能
2.功、熱、內(nèi)能三者建立了量上的關(guān)系，那么
平衡過(guò)程中功、能、熱如何計(jì)算呢?
平衡過(guò)程中功的計(jì)算：
平衡過(guò)程中熱量的計(jì)算：
C是摩爾熱容量， 通常又分為定壓摩爾熱容量和定容摩熱容量。
因此對(duì)于等壓過(guò)程熱量計(jì)算
對(duì)于等容過(guò)程熱量計(jì)算
內(nèi)能的計(jì)算
原則上，上述對(duì)熱、功、內(nèi)能計(jì)算的方法對(duì)所有狀態(tài)改變所經(jīng)
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