2、物理
- 理想气体的压强P=23nw (n为分子的密度数),w=12mv2 (m为分子质量),v2 为分子速率平方的平均值。P=nKT,∴w=32KT 即:理想气体分子的平均平动动能与气体的温度成正比,气体温度越高,分子的平均平动动能越大,分子热运动的程度越激烈。
K=1.38×10-23J/K,R=N0K (N0=6.02×1023,R=8.314 J/mol·K)
- 气体的温度是分子平均平动动能的量度,从微观上看,温度看作是大量分子热运动强度的标志。
- 理想气体的内能就是其体内所有分子的动能之和。
E=nN0i2KT=mMi2RT=i2PV
理想气体的内能是温度的单值函数。
- 麦克斯韦速率分布函数的意义:fv)dv=dNN
速率v附近的单位速率区间内的分子总数占总分子数的百分比,或气体分子的速率处于v附近单位速率区间的概率;
- 等体积状态下的摩尔热容量为:Cv=i2R ;
等压状态下的摩尔热量为:Cp=i2+1R
- 三个统计平均值:
最概然速率:vp=1.41RTM (在相同的速率区间内,气体分子速率在最概然速率附近的概率最大,最概然速率不是速率的极大值)
平均速率:v=1.6RTM
方均根速率:v2=1.73RTM
平均碰撞次数:z=2πd2vn=2πd2PK8KπmT
平均自由程:λ=vz=12πd2n=KT2πd2p (p=nKT)(仅与体积V有关)
- 四大过程:
等容过程:气体吸收的热量全部用来改变系统的内能。
等压过程:气体吸收的热量一部分转化为内能,一部分转化为功。
等温过程:气体吸收的热量全部用来对外界做功。
绝热过程:气体对外做功是以系统自身内能的减少为代价。
绝热过程的在P-V上的过程曲线称为绝热线,比等温线更陡;
- 热机的效率:
Q1是从高温热源吸收的热量,Q2是向低温热源放出的热量。
- 制冷机的效率:
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Q1是制冷机放出给高温热源的热量,Q2是制冷机从低温热源吸收的热量。
- 卡诺循环:2个等温过程+2个绝热过程。
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AB段等温膨胀:气体内能不变,气体对外做功W1=气体从高温热源吸收的热量Q1;
BC段绝热膨胀:气体不吸收热量,气体对外做功W2=气体内能的减少;
CD段等温压缩:气体内能不变,外界对气体做功W3=气体向低温热源放出的热量Q2;
DA段绝热压缩:气体不吸收热量,外界对气体做功W4=用于增加气体的内能。
- 热力学第二定律
- 同一频率的波在不同媒质中传播时,其波长将随媒质的不同而不同;波的频率(等于振动频率)由波源决定,和媒质无关;波速取决于媒质的性质,与波源无关,是定量;
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开尔文表达:不可能制成一种循环动作的热机,只从一个热源吸取热量,使之完全变为有用功而其他物体不发生任何变化。(开尔文表述的是关于热功转换过程中的不可逆性);
克劳修斯表达:热量不能自动地从低温物体传向高温物体。(克劳修斯表述则指出热传导过程中的不可逆性);
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沿X轴正向传播的任意两个点x1和x2的相位差为2πλx1-x2
- 波动的传播过程是能量的传播过程,质点的动能和势能及总能量按照相同的规律变化,三者同时达到最大值,同时达到最小值(0)。质点的总能量不是恒定不变的,而是随着时间周期性变化;当质点处在平衡位置处,质点的动能、势能及总能量均达到最大值,且动能和势能相等;当质点处在最大位移处质点的动能、势能及总能量均为0。
- 两列波发生干涉的条件: 两列波的频率相同,振动方向相同,相位差恒定。