注冊工程師執(zhí)業(yè)資格考試普通物理之熱學

----考前輔導(dǎo)考試大綱熱學氣體動理論熱力學波動學光學（波動光學）注冊工程師執(zhí)業(yè)資格考試普通物理1第一部分氣體動理論引論1.揭示熱現(xiàn)象的微觀本質(zhì)2.了解分子運動的微觀規(guī)律1.大量分子頻繁碰撞,分子的速率和運動方向不斷改變研究分子運動的目的：對分子運動的認識（微觀圖景）2.分子不停地作無規(guī)則運動即每一瞬間，分子的運動方向和速度大小都是隨機的，可以取任何值。3.大量分子運動有統(tǒng)計規(guī)律2一、理想氣體1．狀態(tài)參量質(zhì)量M[kg]摩爾質(zhì)量=分子量壓強P[Pa---帕斯卡]體積V

溫度T或32、一定量理想氣體狀態(tài)方程表達式1：普適氣體常量表達式2：表達式3：分子數(shù)密度玻茲曼常數(shù)4二、宏觀量的微觀本質(zhì)1、壓強分子數(shù)密度分子平均平動動能宏觀量微觀量2、溫度T宏觀量微觀量溫度唯一地與分子平均平動動能相聯(lián)系53、能量均分定理理想氣體的內(nèi)能如果氣體分子有i個自由度，則分子的平均動能為理想氣體的內(nèi)能=所有分子的熱運動動能之總和自由度i確定分子位置所需的獨立坐標數(shù)。剛性氣體分子單原子分子雙原子分子多原子分子6答：B例1某容器內(nèi)貯有1mol氫和氦，設(shè)各自對器壁產(chǎn)生的壓強分別為和，則兩者的關(guān)系是提示：都是1mol都在同一容器內(nèi)7例2兩種理想氣體的溫度相等，則它們的①分子的平均動能相等。②分子的平均轉(zhuǎn)動動能相等。③分子的平均平動動能相等。④內(nèi)能相等以上論斷中，正確的是A.①②③④B.①②④C.①④D.③答：D平均動能=平均平動動能+平均轉(zhuǎn)動動能8例3答：A

壓強為ｐ、體積為Ｖ的氦氣（視為剛性分子理想氣體）的內(nèi)能為：（Ｃ）ｐＶ．（Ｄ）3ｐＶ．

（Ａ）ｐＶ．（Ｂ）ｐＶ．91、分子的速率分布律平衡態(tài)下的氣體系統(tǒng)中，分子速率為隨機變量。可以取任何可以取的值。三、分子運動的微觀統(tǒng)計規(guī)律但分子的速率分布，卻是有規(guī)律的。表示在一定的溫度下，速率在100m/s~200m/s區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)占總分子數(shù)的百分比多次統(tǒng)計，此百分比不變概率密度百分率=概率12

速率100m/s10（1）任一小段曲線下面積（2）曲線下總面積1分子出現(xiàn)在區(qū)間內(nèi)的分子數(shù)與總分子數(shù)的百分比分子速率分布函數(shù)112.三種速率統(tǒng)計值(1)最可幾速率（最概然速率）在一定溫度下，氣體分子最可能具有的速率值。分子分布在附近的概率最大。(3)不必記12(2)平均速率:大量分子速率的算術(shù)平均值(3)方均根速率都與成正比，與成反比133.分布曲線與溫度的關(guān)系溫度越高，分布曲線中的最概然速率增大，但歸一化條件要求曲線下總面積不變，因此分布曲線寬度增大，高度降低。T2T114答：（E）f(v)v02000例4(A)2000m/s(B)1500m/s(C)1000m/s(D)800m/s(E)500m/s氫氣和氧氣在同一溫度下的麥克司韋曲線如圖，氧氣分子的最可幾（最概然）速率為15氣體分子平均碰撞次數(shù)和平均自由程氣體分子在連續(xù)兩次碰撞之間自由通過的路程。在單位時間內(nèi)分子與其他分子碰撞的平均次數(shù)。分子自由程():碰撞頻率():平均自由程與分子的有效直徑的平方和分子數(shù)密度成反比當溫度恒定時,平均自由程與氣體壓強成反比16從能量觀點研究機械運動與熱運動的相互轉(zhuǎn)化問題一、基本概念1、熱力學系統(tǒng)：固、液、氣態(tài)物質(zhì)外界：作用于熱力學系統(tǒng)的環(huán)境2、準靜態(tài)過程:系統(tǒng)所經(jīng)歷的中間狀態(tài)都可近似看作平衡態(tài)（過程無限緩慢）3、四種特殊過程：等溫、等壓、理想氣體重點:熱力學第一定律等容、絕熱系統(tǒng)第二部分熱力學174.準靜態(tài)過程的P---V圖(1)用P---V坐標系中的曲線代表狀態(tài)變化過程----準靜態(tài)過程曲線上每一點代表一種狀態(tài)（2）等溫過程雙曲線即PV112p.VV等溫過程.T升高，曲線向遠離原點的方向移動18（3）等壓過程（4）等容（等體）過程PVpVPV絕熱絕熱P大P?。?）絕熱過程

絕熱絕熱膨脹中PVT19特征：（1）系統(tǒng)不與外界交換熱量的過程。即不吸熱，不放熱。（2）P,V,T三量均改變絕熱線在A點絕熱線比等溫線陡!PVO絕熱與等溫線比較等溫陡!A20二、功、料內(nèi)能增量量、熱量當活塞移腸動微小位錦移dx時票，氣體所割作的元功藍為：系統(tǒng)體乓積由V1變?yōu)閂2，所作PS總功為：（1）普嘩遍情況1、氣鎮(zhèn)體作功A21討論系統(tǒng)對托外作正譯功；系統(tǒng)對虛外作負監(jiān)功；系統(tǒng)不作白功。氣體作爆功通過扮體積變響化而實幻玉現(xiàn)由定積扒分的幾脾何意義敏可知，閘功的大啞小等于售P—V扛圖上狗過程曲滿線P=趟P(V蹈)下的虜面積。外界對系申統(tǒng)作功22（2）等薦容過程PV體積不變功（3）等壓過拒程PVp作功（4）等溫過程121pVV23比較筐a,悔b下強的面積脹可知，功的數(shù)值嚼不僅與初潮態(tài)和終態(tài)沖有關(guān)，而箏且還依賴暖于所經(jīng)歷愈的中間狀姥態(tài)，功與過津程的路稼徑有關(guān)。（功是過氧程量）(5)挑功與所昌經(jīng)的過三程有關(guān)242、內(nèi)佩能增量氣體給定，則確定。只取決于氣體的初、終狀態(tài)，與所經(jīng)過程無關(guān)。123、熱量Q熱量的譯含意：替高溫物離體與低錄溫物體傭接觸時炎，它們?nèi)缰g傳女遞的那秤部分內(nèi)陵能熱量是泡過程量舟,與氣旨體所經(jīng)面過程有看關(guān)。25三、熱力造學第一定押律AAQ>0搞吸熱Q<0谷放熱系統(tǒng)從外界吸熱Q，一部分使系統(tǒng)的內(nèi)能增加,另一部分使系統(tǒng)對外界作功A.EE26熱力學咬第一定座律在三璃個等值煉過程及座絕熱過瘡程中的嚇應(yīng)用過程狀態(tài)變化特征能量關(guān)系特征等容等壓等溫絕熱普遍公式特殊公式P,V念,T均煩變27例1有兩個相同的容器，一個盛有氦氣，另一個(A)9J(B)15J(C)18J(D)6J盛有氧氣（視為剛性分子）開始它們的壓強和溫度都相同，現(xiàn)將９Ｊ的熱量傳給氦氣，使之升高一定的溫度，如果使氧氣也升高同樣的溫度，則應(yīng)向氧氣傳遞熱量是“９Ｊ的蒼熱量傳給紡氦氣”是展什么過程會？絕熱鑒等嶺溫甲等壓宜等植容答：B28例2在室溫條件下，壓強、溫度、體積都相同的氮氣和氦氣在等壓過程中吸收了相同的熱量，則它們對外作功之比為A．

5/9B．5/7C．1/1D．9/5又即答：B29四、循駁環(huán)過程孩：系統(tǒng)捕經(jīng)歷一割系列變沃化后又沫回到初可始狀態(tài)瓜的整個寇過程叫聲循環(huán)過鞠程，簡愉稱循環(huán)碌。1、循列環(huán)過程求的特點征：（2）郵P-V嘩圖上為棄一條閉飯合曲線（1）系統(tǒng)循環(huán)焦一周，內(nèi)說能不變E=0熱機--索--正循漏環(huán)---媽-順時針致冷機-令---逆賓循環(huán)--麻--逆時造針PVabcd正PVabcd逆2熱機效匹率：（3）循環(huán)曲線包圍的面積30由兩等局溫過程罰和兩絕龜熱過程柄組成其熱機擱效率為4卡諾疑循環(huán)0T12T絕熱線VP3制冷板系數(shù)：其制冷系慌數(shù)為31c提示：謝畫P-家V圖<0(A)ba（B）氣體對外界凈作的功為正值。（C）氣體從外界凈吸的熱量為正值．（D）氣體內(nèi)能減少．（A）氣體從外界凈吸的熱量為負值．回到起始狀態(tài)．則在此循環(huán)過程中例3一定量的理想氣體，起始溫度為Ｔ，體積為Ｖ．后經(jīng)歷絕熱過程，體積變?yōu)椋玻郑俳?jīng)過等壓過程，溫度回升到起始溫度．最后再經(jīng)過等溫過程V2V?PV32五、熱劇力學第秋二定律（1）譯表述之變一：不菌可能制筆成一種典循環(huán)動脈作的熱燃機，，度只從單緩一熱源蹄吸取能兆量，使番它完全號變成有排用功，船而不產(chǎn)嚇生其它悟影響。膽（開爾婦文表述墻）等溫過程可使吸的魯熱全部用倆來對外作劫功,但它不扒是循環(huán)拘過程.注意（2）爭表述之蔬二：熱量不可能自發(fā)地由低溫物熱體傳到高雀溫物體。妹(克勞休纏斯表述)借助于致限冷機當然可奸以把熱架量由低鈔溫物體姐傳良遞到高盲溫物體旁，但要趴以外界手作功為逢代價。注意問題：熱機效率可否等于1即33★熱力學藏第二定律習的重大意堂義（1）熱機（2）盾第二類冒永動機俗不可能（3）挑揭示了桐自然界常一條重勿要規(guī)律左：即含未熱現(xiàn)象肚的過程幸是不可望逆的。牢某些過躍程只能脖沿單一旋方向進設(shè)行?？赡孢^程承:在系肚統(tǒng)狀態(tài)變倆化過程中楊,如果逆嗎過程能重復(fù)正過訊程的每蹲一狀態(tài)塞,而不兇引起其單他變化陰.可逆過促程是一停種理想障的極限歇，只能膽接近，兵絕不能真正貧達到。因為，實例際過程都夢是以有限家的速度進行，槍且在其中搞包含摩擦韻，粘滯，振電阻等耗散因素浴，必然嗓是不可臭逆的。34經(jīng)驗和型事實表暫明，自然界贊中真實船存在的據(jù)過程都是按一抖定方向享進行的森，都是碎不可逆潛的。氣體的自驗由膨脹是夏不可逆的.......................................................................................................人的生命妄過程是不唇可逆的。自然界自發(fā)進行的過雹程都是不擊可逆的。熵的微前觀意義證：系統(tǒng)內(nèi)分遠子熱運動撓無序性的芳一種量度許。熵增加