热学（第二版）全套PPT课件.pptx

1;2;3;4;5;6;7;8;9;10;11;12;13;14;15;16;17;18;19;20;21;22;23;24;25;26;27;28;29;30;31;32;33;34;35;36;37;38;39;40;41;42;43;44;45;46;47;48;49;50;51;52;53;54;55;56;57;58;59;60;61;62;63;64;65;66;67;68;69;70;71;72;73;74;75;76;77;78;79;80;81;82;83;84;85;86;87;88;89;90;91;92;;设总分子数为N ，在速率区间;;如果知道分布函数，那么 ; 其中k为玻耳兹曼常量，m、T 分别为气体分子质量及气体温度。;;令; N2 分子在不同温度下的速率分布;101;平均速率（算术平均值）;根据积分公式;方均根速率;三种速率的比较 ;三种速率的使用;四、麦克斯韦速度分布律;从速度分布导出速率分布;109;用球壳体积;D’，D意义为：速度空间，单位体积内的分子数占总分子数的比率;三个速度分量的分布函数 ;114;115;速度的x分量在区间 内的分子数为 ;对于有限值积分作如下处理 。令;定义;同理，可得相对 的麦克斯韦速率分布规律;应用上式，可计算无量纲速率 uu’ 的气体分子数;总数足够大，槽内的小球的数目与小球总数之比;统计规律有两个显著的特点，一个是它的稳定性，另一个是永远伴随着涨落现象。;§3.2用分子射线实验验证麦克斯韦速度分布;124;125;126;127;128;129;130;131;一、玻耳兹曼分布律;分子的总能量包括动能和势能; 如果对所有可能的速度积分，并注意到麦克斯韦速度分布函数满足归一化条件; 只要粒子之间相互作用很小而可以忽略，处于平衡态的气体中的原子、分子、布朗粒子，以及液体、固体中的很多粒子，一般都遵循玻耳兹曼分布。;136;它与分子质量和温度有关 ;由等温气压公式;其中;§3.4 能量均分定理;单原子分子（如氦、氖、氩等）看作自由运动的质点，所以有三个自由度。;由 N 个原子组成的 分子的自由度 一般最多有3N个自由度，其中3个是平动自由度，3个转动自由度，其余3N-6个是振动自由度。;2个约束;已知理想气体的结果; 这个结果可以推广到分子的转动与振动。根据经典统计物理学原理可以导出一个普遍的定理——能量按自由度均分定理：;在一个周期内，简谐振动的平均动能与平均势能都相等：;;刚性分子的平均动能;物体分子的无规热运动动能与分子之间相互作用势能总和称为内能;1 mol 摩尔理想气体内能; 设摩尔质量为M ,则摩尔热容Cm为;152;根据能量均分定理，摩尔内能;将经典理论与实验数据比较可以看出，对于单原子分子气体，摩尔定容热容的理论值与实验值符合的很好。对于双原子分子气体，理论值显然与实验不符。 ;根据能均分定理，一切双原子分子气体都应具有相同的摩尔定容热容，其值约为7R/2，且不随温度而改变。然而实验表明，双原子气体的摩尔定容热容随温度升高而增大。;实验结果如图所示。 ;157;158;159;160;161;162;163;164;165;166;167;168;169;170;171;172;173;174;175;176;177;178;179;180;181;182;183;184;185;186;187;188;189;190;191;192;193;194;195;196;197;198;199;200;201;;在第一章中只讨论了热力学系统处在平衡状态时的某些性质，现在研究热力学系统从一个平衡态到另一个平衡态的转变过程。;过程往往进行得较快，在还未达到新的平衡前又继续了下一步的变化。在过程中系统必然要经历一系列非平衡状态，这种过程称为非静态过程。;在热力学中，具有重要意义的是所谓的准静态过程。这种过程进行中的每一时刻系统都处于平衡态。;那么在压缩过程中系统就几乎每时刻接近平衡态。;准静态过程是一种理想的过程。;§5.2 功;无摩擦准静态过程：;;[例题] 在定压下，气体体积从V1 变被压缩到V2 （1）设过程为准静态过程，试计算外界对系统所做的功。（2）若为非静态过程结果如何？;[例题] 在温度为T的恒温条件下，对质量为M的铜加压，压强从p1 增加到p2 。设过程为准静态过程，试计算外界对铜所做的功。;1. 表面张力的功;3. 功的一般表达式;§5.3 热量;1798年，伦福德（Rumford)由实验揭示出热质不守恒。;217;§5.4 热力学第一定律;由此定义一个状态函数U，称之为内能:;从微观的结构