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大學物理熱力學基礎總結

時間:2024-09-21 03:53:37

大學物理熱力學基礎總結

大學物理熱力學基礎總結

大學物理熱力學基礎總結

  章節(jié)概述:熱力學整章的重點在于理想氣體動態(tài)方程、熱力學兩大定律在各種狀態(tài)下的應用以及卡諾定理用來計算各種熱機的效率。

  1、 開爾文溫度和攝氏溫度的換算。t=T-273.15

  2、 平衡狀態(tài)、準靜態(tài)過程和非靜態(tài)過程的區(qū)別。對于一個孤立系統(tǒng)而言,如果其宏觀性質

  經過充分長的時間后保持不變,即系統(tǒng)的狀態(tài)參量不再隨時間改變,此時系統(tǒng)屬于平衡態(tài)。而如果系統(tǒng)在變化過程中,每一個中間狀態(tài)都無線接近于平衡態(tài),則稱之為準靜態(tài)過程。

  3、 理想氣體的狀態(tài)方程:注意玻爾茲曼常量和斯密特常量的定義。

  4、 焦耳的實驗,定義了熱功當量。如用做功和傳熱的方式使系統(tǒng)溫度升高相同時,所傳遞

  的熱量和所做的功總有一定的比例關系,即1卡熱量=4.18焦耳的功可見,功與熱量具有等效性。做功與傳熱雖然有等效的一面,但本質上有著區(qū)別。做功:通過物體作宏觀位移完成。作用是機械運動與系統(tǒng)內分子無規(guī)則運動之間的轉換。從而改變內能。傳熱:通過分子間相互作用完成。作用是外界分子無規(guī)則熱運動與系統(tǒng)內分子無規(guī)則熱運動之間的轉換。從而改變了內能。

  5、對微小過程,即準靜態(tài)過程,dQdEdW

  6、 等溫等壓過程、絕熱過程、多方過程中熱力學第一定律的應用。

  7、 熱循環(huán)、制冷機與熱機的關系、卡諾循環(huán)及其效率的計算。

  8、 熱力學第二定律的兩種表述(克勞斯修表述和開爾文表述)。開爾文表述(開氏表述):

  不可能從單一熱源吸取熱量,使它完全變?yōu)橛杏霉Χ灰鹌渌兓?藙谛匏贡硎觯ǹ耸媳硎觯簾崃坎荒茏詣拥貜牡蜏匚矬w傳到高溫物體。

  第十章——氣體動理論

  章節(jié)概述:本章主要講述了氣體動理論的兩個基本公式——壓強公式和能量公式,理解分子熱運動的原理,能夠理解熱力學第二定律和熵的意義。在本章中還大量地運用了統(tǒng)計規(guī)律來對分子的熱運動進行分析,即通過對微觀物理量求統(tǒng)計平均值的方法得到宏觀物理量。

  1、自然界的一切宏觀物體,無論是氣體、液體亦或是固體,都是由大量分子或原子構成。分子間存在相互作用力。構成物質的分子處于永恒的、雜亂無章的運動之中。

  2、理想氣體的壓強公式和氣體溫度的微觀實質。氣體的溫度其實標志著氣體內部分子無規(guī)則熱運動的劇烈程度,代表了氣體分子的平均平動動能。

  3、剛性分子的自由度。

  內能公式為。

  5、由速度分布函數(shù)的定義引出的麥克斯韋速率分布函數(shù)

  ,以及氣體分子的三個統(tǒng)計速率,即平均速率

  、方均根速率、

  最概然速率。它描述了運動的分子在速率上的分布。

  6、玻爾茲曼能量分布,即指出了確定的速率區(qū)間和空間區(qū)域中,分子的能量越大分子數(shù)越

  少�;蛘叻Q之為分子處于能量較低狀態(tài)的概率比處于能量較高的狀態(tài)概率要大。主要的應用是在大氣壓強隨著高度的變化、氣體分子數(shù)密度隨著高度的變化關系。

  7、氣體分子熱運動頻繁碰撞的物理機制。主要是平均碰撞速率(單位時間內一個分子與其他分子發(fā)生碰撞的平均次數(shù))和平均自由程(分子與分子相繼兩次發(fā)生碰撞之間自由通過的路程的平均值)。

  8、輸送過程,重要的公式有牛頓粘性定理、傅里葉熱傳導定律以及菲克擴散定理。

  9、熵的概念(玻爾茲曼熵和克勞修斯熵),熱力學第二定律的微觀意義。

  孤立系統(tǒng)內部發(fā)生的一切不可逆過程總是由包含微觀態(tài)數(shù)目少的宏觀態(tài)向包含微觀數(shù)目多的宏觀態(tài)方向進行。

  孤立系統(tǒng)中發(fā)生的一切不可逆過程都將導致系統(tǒng)熵的增加。同樣在孤立系統(tǒng)中發(fā)生的可逆過程,系統(tǒng)的熵保持不變。

  第十一章——幾何光學

  章節(jié)概述:本章主要從幾何角度解釋了光學在宏觀傳播中的規(guī)律。主要是幾何光學的三條定律和傳播中的基本規(guī)律。

  1、幾何光學的三條性質。

  光的直線傳播原理:光在均勻介質中沿直線傳播

  光的反射定律:反射光線總是處于入射面內,并且與入射光線分居在法線的兩側,入射角等于反射角。

  光的折射定律:折射光線總是處于入射面內,并且與入射光線分居在法線的兩側;入射角的正弦與折射角的正弦之比為一個常數(shù)。常數(shù)即為第二種介質對第一種介質的相對折射率。

  2、平面反射和平面折射的成像規(guī)律。

  (1)球面反射成像公式。

  (2)球面鏡反射物理關系中的符號法則。物點P在鏡前時呈實物,物距為正。物點在鏡后時呈虛像,物距為負。像點在鏡前呈實像,像距為正。像點在鏡后呈虛像,像距為負。歸納

  即為“實正虛負”。凸面鏡的曲率半徑為正、凹面鏡的曲率半徑為負。3、薄透鏡的成像規(guī)律。

  (1)、薄透鏡的成像公式。

 �。�2)、薄透鏡的焦距。

 �。�3)、空氣中薄透鏡的焦距。(4)、薄透鏡的橫向放大率。 4、一般光學儀器的放大率。

 �。�1)、放大鏡的視角放大率。

 �。�2)、顯微鏡的放大率。

  (3)、望遠鏡的放大率。

  第十二章——波動光學

  本章概述:本章主要從原理角度解釋了光在傳播過程中的特殊現(xiàn)象(干涉、衍射)。重點是干涉、衍射的原理,另外就是與光柵相關的概念與計算。

  1、光的電磁本質,既有微粒特性,也有波的特性。 2、光的干涉。

  光程:光在介質中傳播的幾何路程r與該介質折射率n的乘積。

  相干光和相干光源:各原子發(fā)出的光波列的頻率、初相位、振動方向都相同,可以實現(xiàn)光干涉、滿足干涉條件的光稱之為相干光。能產生相干光的光源稱之為相干光源。

 �。�1)光干涉的一般條件。

 �。�2)雙縫干涉的條紋分布。

  (3)像距兩明紋或者暗紋的間距。

 �。�4)等傾干涉。

  薄膜反射光干涉加強的條件。薄膜反射光干涉減弱的條件。

 �。�5)光垂直入射下的薄膜等厚干涉。

  (6)光干涉的特例——牛頓環(huán)。利用牛頓環(huán)檢測平面的平整度。

  (7)邁克爾孫干涉儀的原理。

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  章節(jié)概述:熱力學整章的重點在于理想氣體動態(tài)方程、熱力學兩大定律在各種狀態(tài)下的應用以及卡諾定理用來計算各種熱機的效率。

  1、 開爾文溫度和攝氏溫度的換算。t=T-273.15

  2、 平衡狀態(tài)、準靜態(tài)過程和非靜態(tài)過程的區(qū)別。對于一個孤立系統(tǒng)而言,如果其宏觀性質

  經過充分長的時間后保持不變,即系統(tǒng)的狀態(tài)參量不再隨時間改變,此時系統(tǒng)屬于平衡態(tài)。而如果系統(tǒng)在變化過程中,每一個中間狀態(tài)都無線接近于平衡態(tài),則稱之為準靜態(tài)過程。

  3、 理想氣體的狀態(tài)方程:注意玻爾茲曼常量和斯密特常量的定義。

  4、 焦耳的實驗,定義了熱功當量。如用做功和傳熱的方式使系統(tǒng)溫度升高相同時,所傳遞

  的熱量和所做的功總有一定的比例關系,即1卡熱量=4.18焦耳的功可見,功與熱量具有等效性。做功與傳熱雖然有等效的一面,但本質上有著區(qū)別。做功:通過物體作宏觀位移完成。作用是機械運動與系統(tǒng)內分子無規(guī)則運動之間的轉換。從而改變內能。傳熱:通過分子間相互作用完成。作用是外界分子無規(guī)則熱運動與系統(tǒng)內分子無規(guī)則熱運動之間的轉換。從而改變了內能。

  5、對微小過程,即準靜態(tài)過程,dQdEdW

  6、 等溫等壓過程、絕熱過程、多方過程中熱力學第一定律的應用。

  7、 熱循環(huán)、制冷機與熱機的關系、卡諾循環(huán)及其效率的計算。

  8、 熱力學第二定律的兩種表述(克勞斯修表述和開爾文表述)。開爾文表述(開氏表述):

  不可能從單一熱源吸取熱量,使它完全變?yōu)橛杏霉Χ灰鹌渌兓?藙谛匏贡硎觯ǹ耸媳硎觯簾崃坎荒茏詣拥貜牡蜏匚矬w傳到高溫物體。

  第十章——氣體動理論

  章節(jié)概述:本章主要講述了氣體動理論的兩個基本公式——壓強公式和能量公式,理解分子熱運動的原理,能夠理解熱力學第二定律和熵的意義。在本章中還大量地運用了統(tǒng)計規(guī)律來對分子的熱運動進行分析,即通過對微觀物理量求統(tǒng)計平均值的方法得到宏觀物理量。

  1、自然界的一切宏觀物體,無論是氣體、液體亦或是固體,都是由大量分子或原子構成。分子間存在相互作用力。構成物質的分子處于永恒的、雜亂無章的運動之中。

  2、理想氣體的壓強公式和氣體溫度的微觀實質。氣體的溫度其實標志著氣體內部分子無規(guī)則熱運動的劇烈程度,代表了氣體分子的平均平動動能。

  3、剛性分子的自由度。

  內能公式為。

  5、由速度分布函數(shù)的定義引出的麥克斯韋速率分布函數(shù)

  ,以及氣體分子的三個統(tǒng)計速率,即平均速率

  、方均根速率、

  最概然速率。它描述了運動的分子在速率上的分布。

  6、玻爾茲曼能量分布,即指出了確定的速率區(qū)間和空間區(qū)域中,分子的能量越大分子數(shù)越

  少�;蛘叻Q之為分子處于能量較低狀態(tài)的概率比處于能量較高的狀態(tài)概率要大。主要的應用是在大氣壓強隨著高度的變化、氣體分子數(shù)密度隨著高度的變化關系。

  7、氣體分子熱運動頻繁碰撞的物理機制。主要是平均碰撞速率(單位時間內一個分子與其他分子發(fā)生碰撞的平均次數(shù))和平均自由程(分子與分子相繼兩次發(fā)生碰撞之間自由通過的路程的平均值)。

  8、輸送過程,重要的公式有牛頓粘性定理、傅里葉熱傳導定律以及菲克擴散定理。

  9、熵的概念(玻爾茲曼熵和克勞修斯熵),熱力學第二定律的微觀意義。

  孤立系統(tǒng)內部發(fā)生的一切不可逆過程總是由包含微觀態(tài)數(shù)目少的宏觀態(tài)向包含微觀數(shù)目多的宏觀態(tài)方向進行。

  孤立系統(tǒng)中發(fā)生的一切不可逆過程都將導致系統(tǒng)熵的增加。同樣在孤立系統(tǒng)中發(fā)生的可逆過程,系統(tǒng)的熵保持不變。

  第十一章——幾何光學

  章節(jié)概述:本章主要從幾何角度解釋了光學在宏觀傳播中的規(guī)律。主要是幾何光學的三條定律和傳播中的基本規(guī)律。

  1、幾何光學的三條性質。

  光的直線傳播原理:光在均勻介質中沿直線傳播

  光的反射定律:反射光線總是處于入射面內,并且與入射光線分居在法線的兩側,入射角等于反射角。

  光的折射定律:折射光線總是處于入射面內,并且與入射光線分居在法線的兩側;入射角的正弦與折射角的正弦之比為一個常數(shù)。常數(shù)即為第二種介質對第一種介質的相對折射率。

  2、平面反射和平面折射的成像規(guī)律。

  (1)球面反射成像公式。

  (2)球面鏡反射物理關系中的符號法則。物點P在鏡前時呈實物,物距為正。物點在鏡后時呈虛像,物距為負。像點在鏡前呈實像,像距為正。像點在鏡后呈虛像,像距為負。歸納

  即為“實正虛負”。凸面鏡的曲率半徑為正、凹面鏡的曲率半徑為負。3、薄透鏡的成像規(guī)律。

  (1)、薄透鏡的成像公式。

 �。�2)、薄透鏡的焦距。

 �。�3)、空氣中薄透鏡的焦距。(4)、薄透鏡的橫向放大率。 4、一般光學儀器的放大率。

 �。�1)、放大鏡的視角放大率。

 �。�2)、顯微鏡的放大率。

  (3)、望遠鏡的放大率。

  第十二章——波動光學

  本章概述:本章主要從原理角度解釋了光在傳播過程中的特殊現(xiàn)象(干涉、衍射)。重點是干涉、衍射的原理,另外就是與光柵相關的概念與計算。

  1、光的電磁本質,既有微粒特性,也有波的特性。 2、光的干涉。

  光程:光在介質中傳播的幾何路程r與該介質折射率n的乘積。

  相干光和相干光源:各原子發(fā)出的光波列的頻率、初相位、振動方向都相同,可以實現(xiàn)光干涉、滿足干涉條件的光稱之為相干光。能產生相干光的光源稱之為相干光源。

 �。�1)光干涉的一般條件。

 �。�2)雙縫干涉的條紋分布。

  (3)像距兩明紋或者暗紋的間距。

 �。�4)等傾干涉。

  薄膜反射光干涉加強的條件。薄膜反射光干涉減弱的條件。

 �。�5)光垂直入射下的薄膜等厚干涉。

  (6)光干涉的特例——牛頓環(huán)。利用牛頓環(huán)檢測平面的平整度。

  (7)邁克爾孫干涉儀的原理。