2022年浙江自考物理（工）串讲资料（2）

　　2.1 气动理论

　　2.2 热力学理论

　　这一篇主要讲述的内容是以气体为研究对象时所涉及的物理量，以及气体状态改变所涉及的功、热、内能运算研究气体时所涉及的物理量主要有P、V、T分别为压强、体积、温度。气体的状态可以用一组P、V、T来表示，如果气体的P、V、T中有物理量发生改变，我们就称之为气体状态改变了，因此在研究气体的时候不同状态的气体通常可能遵循不同的规律，这样研究气体就没有标准了，结果也会五花八门，为此，我们规定一种标准的研究状态，即在压强P0=1atm，温度为T0=273.15K时，此时1摩尔的任何气体的体积均为 此即阿伏加德罗定律，符合该定律的气体，称之为理想气体，理想气体的P、V、T通常符合，关于R称之为普遍常量，上述公式涉及的单位详见P107.

　　前面讲到气体的状态涉及P、V、T，那么P、V、T究竟是什么，如何产生的呢？

　　我们知道气体分子通常是运动的，关于气体体积V比较容易理解，它通常和盛装气体容器有关，因此在此不再叙述压强如何产生的呢？我们在雨天打伞，雨点打在伞上你会通过手感到雨点对伞的压力，如果将装在容器的气体分子想像成雨点，由于它们无规则杂乱无章的热运动，必然和装它的容器壁发生冲撞，大量分子对器壁的冲撞就会形成对器壁的压力作用，此即压强成因，如果是理想气体的话，则其压强可通过下式求取

　　是单位体积的平均分子数，V为分子热运动的速率。

　　关于反映分子热运动的分子速率主要三种

　　最慨然速率，通常 表示，

　　方均根速率，通常 表示，

　　平均速率

　　上述理想气体压强公式中，V为方均根速率的平方。

　　上面介绍了压强的微观本质和压强的计算公式，那么什么是温度呢？

　　温度是衡量分子热运动的剧烈程度的，在数值上它和分子热运动的平均平动动能有关，分子的平均平动动能是指将分子看成一个质点，作平移运动，其热运动动能就是平动动能，其量化公式，分子作无规则热运动表明分子具有能量，这种能量不仅仅体现在平动动能上，还体现在分子可以转动，振动等运动形式上，将上述所有可能的能量的和称之为分子热运动总能量。每个分子平均总能量 ，i为自由度，关于自由度大家要记清楚不同分子种类的自由度，详见P114页。

　　除了上述分子热运动能外分子和分子间还存在势能，将分子热运动的功能和热能的和叫作物质的内能，对于理想气体，由于忽视分子间作用力，所以理想主体的内能是指分子热运动动能的总和。

　　质量M，摩尔质量mol的的理想气体内能

　　要牢牢掌握

　　本章节留阅读，教材第7节气体分子热运动的速率分布规律，在115页，希望课后认真阅读。

　　热力学基础这一章是这一篇的重点，热力学基础这一章主要分为两部分内容：

　　（1）气体状态从一个状态向另一个状态变化，从能量角度涉及哪几个物理量，对于几种典型的变化过程Q、W、E如何计算。

　　（2）气体状态从一个状态向另一个状态改变能不能发生，如果能够发生，发生条件是什么，前者和热力学第一定律有关，后者和热力学第二定律有关。

　　热力学系统从平衡状态1向状态2变化中，外界对系统所作的功和外界给系统的热量二者之和是恒定的。等于系统的内能。

　　定律表明：

　　1.状态改变涉及功、热、内能

　　2.功、热、内能三者建立了量上的关系，那么

　　平衡过程中功、能、热如何计算呢？

　　平衡过程中功的计算：

　　平衡过程中热量的计算：

　　C是摩尔热容量， 通常又分为定压摩尔热容量和定容摩热容量。

　　因此对于等压过程热量计算

　　对于等容过程热量计算

　　内能的计算

　　原则上，上述对热、功、内能计算的方法对所有状态改变所经历的过程来讲，计算公式都是适用的。

　　下面我们就以几个变化过程为例，看实际状态改变过程三个物理量变化如何计算的。

　　A.等容过程