文科物理第七章ppt課件(編輯修改稿)
2025-05-27 18:25 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 的分子數(shù)為稱為玻爾茲曼分布率。2．麥克斯韋速度分布率 由上式可得在速度區(qū)間 中，分子速度分布公式（在直角坐標(biāo)系中）為：其中： , 在球坐標(biāo)中為：其中 它滿足歸一化條件： 稱為麥克斯韋速度分布函數(shù)。圖中， 豎線所指為方均根速率， 可由下式計(jì)算為：讀者也可以求出平均速率 、最概然（概率最大的）速度 與 相比較，將會(huì)發(fā)現(xiàn) 167。 物態(tài)變化相變潛熱和熱力學(xué)第一定律1．狀態(tài)方程 對(duì)一種純物質(zhì)組成的體系，處在平衡態(tài)時(shí)， p、 V、 T三個(gè)量之間有一定的函數(shù)關(guān)系，稱物態(tài)方程（三者哪兩個(gè)作為獨(dú)立參量可視具體情況而定）。知道了物態(tài)方程，可知道物質(zhì)系統(tǒng)的許多熱學(xué)性質(zhì)。但是在實(shí)際情況下，物質(zhì)系統(tǒng)的狀態(tài)方程的精確表達(dá)式很復(fù)雜，在熱力學(xué)宏觀理論中只能由實(shí)驗(yàn)來確定。2．相變過程 相變潛熱 物體氣、液、固三態(tài)之間的變化稱為相變。 例如，水有水蒸氣、水、冰三種狀態(tài)，在保持 100℃的情況下，使壓強(qiáng)準(zhǔn)靜態(tài)地增大，當(dāng)壓強(qiáng)為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓時(shí)，可以看到容器中的水蒸氣開始有水滴凝結(jié)出來，出現(xiàn)期、液兩相共存狀態(tài)。壓縮水蒸氣 一杯冰茶證明的水的不同形態(tài)的共存 汽化熱：單位質(zhì)量的液體汽化成同溫度的氣體所吸收的熱量。 同一物質(zhì)，不同溫度，汽化熱不同； 相同溫度，不同物質(zhì)，汽化熱不同。 凝結(jié)過程中，放出的熱量的大小與汽化熱相等。相變潛熱：這種吸收或放出的熱量。水在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下不同溫度下的汽化熱 溫度 /℃ 0 20 60 100 200 300 370 374汽化 熱 /（105J/kg） 0幾種液體在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，在沸點(diǎn)時(shí)的汽化熱液體 水 酒精 氫 乙 醚 汞 氮溫度 /℃ 100 汽化 熱 /（105J/kg） 35 圖中 A點(diǎn)是三相平衡共存的三相點(diǎn)，位于Tt==℃ ， pt==611Pa處。 AC是氣液相變曲線， AC上每點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的 p和 T表示在這種壓強(qiáng)和溫度下可氣、液兩相平衡。 C點(diǎn)是臨界點(diǎn)，在此點(diǎn)處水和它的蒸氣密度相等 —— ，不可分辨了。 AD是固液相變曲線。 同樣，當(dāng)水凝固成冰時(shí)，放出相變潛熱為，冰融化為水時(shí)要放出同樣的熱量。4．為什么水會(huì)浮在冰上？ 水有奇特的性質(zhì) —— 在 4℃ 以上體積隨溫度下降而縮小，在 4℃ 以下反轉(zhuǎn)為膨脹。因此， 0℃ 時(shí)的冰變的相當(dāng)松，密度比水小，浮在水面上。這是因?yàn)榻Y(jié)冰時(shí)水分子之間整齊排列的 “ 氫鍵 ” 把分子間距離略微推開的緣故。 水的這個(gè)性質(zhì)對(duì)生命進(jìn)化至關(guān)重要。討論與思考： 為什么拿速凍食品時(shí)，會(huì)感到手被粘住了呢？水的分子結(jié)構(gòu) 冰的晶體結(jié)構(gòu) 5．從熱力學(xué)觀點(diǎn)看相變問題 圖 751的逆過程是讓活塞在保持 T不變時(shí)，逐漸膨脹上升，此時(shí)將有一部分水化為蒸氣，要吸收熱量。在正逆過程中，有熱量變化，這寫熱量變化何去何從？實(shí)際是與外界對(duì)系統(tǒng)做功，以及系統(tǒng)內(nèi)能的變化有關(guān)。這正是熱力學(xué)第一定律所表述的：它是能量守恒定律在熱力學(xué)過程中的表述形式。活塞做功 167。 從比熱看物質(zhì)結(jié)構(gòu) 本節(jié)討論在不發(fā)生相變的情況下，物質(zhì)變化所吸收或放出的熱量，即比熱容問題。這個(gè)問題與物質(zhì)結(jié)構(gòu)有密切關(guān)系，并說明利用量子理論來描述的必要性，是量子理論的又一偉大勝利。一、能量均分原理（即能量按自由度均分原理）1．分子的自由度自由度：確定一個(gè)物體在空間的位置所必需的獨(dú)立坐標(biāo) 數(shù)目2． 要知道比熱容，涉及系統(tǒng)內(nèi)能。對(duì)理想氣體，內(nèi)能即每個(gè)分子的平均動(dòng)能和勢能之和，對(duì)平動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)只有動(dòng)能貢獻(xiàn)，但對(duì)多原子分子，原子之間做相對(duì)振動(dòng)時(shí)，分子的能量除動(dòng)能外，還有勢能。分子種 類 平 動(dòng) 自由度 轉(zhuǎn)動(dòng) 自
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