注册电气工程师基础考试个人笔记

注册电气工程师基础考试个人笔记 第二章 物理学

第二章 物理学

2.1热学

一、理想气体状态方程

T 273.13 t PVT

恒量=

MuR

M:气体的质量，u：气体的摩尔质量

PV11T1PV=

P2V2T2RT

Mu

R:普适气体恒量 R 8.31J/(mol k)

n

NV

,分子数密度

玻尔兹曼常数k=1.38 10J/K

-23

RNA

P nkT

,

二、理想气体的压强和温度的统计解释

P

231232n

1、

=

( :分子平均平动动能)

2

mv

=

（v为大量分子的平均速率，不随时间变化）

kT

2、 气体分子的平均平动动能只与温度有关

12mv

2

=

32

kT

由

一、 能量按自由度均分原理 1、 气体分子的自由度

决定某个物体在空间的位置所需的独立坐标数称为该物体的自由度。 单原子分子： 只有平动，i=3

刚性双原子分子：3个平动自由度，2个转动自由度， i=5

刚性三原子以上分子：3个平动自由度，3个转动自由度， i=6 2、 能量按自由度均分

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气体处于平衡态时，分子任何一个自由度的平均能量都是相等的，均为kT

2

1

如果气体分子有i个自由度，则分子平均动能为:

i2kT

平均动能 = 平均平动动能 + 平均转动动能 3、 理想气体的内能

理想气体的内能 = 气体内所有分子的动能 + 分子间势能 1mol理想气体有N0个分子，N0 NA 6.023 1023/mol 1mol气体内能： E

i2

kT N0

i2RT

质量为M(kg)的理想气体内能为：

E

Miu2

RT

对于给定的理想气体，其内能取决于气体的热力学温度。

三、麦克斯韦速率分布定律

1、 麦克斯韦速率分布函数

设N为气体的总分子数，dN为速率为v ~ v+dv内的分子数，则分子数占总分子数的百分比。

dNN dVf(v)

dNN

为v ~ v+dv区间内

为在某单位速率区间内分子数占总分子数的百分率。

dNN dV

f(v)称为麦克斯韦速率分布函数，其物理意义：速率在v附近的单位速率间隔内的分

子数占总分子数的百分比。 2、麦克斯韦速率分布曲线

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六、内能、功和热量

1、内能：热力学系统在一定状态定下具有一定的能量，称为热力学系统的内能。内能的改变量只决定于始末两个状态。对理想气体，其内能表达式为(理想气体质量为M(kg),气体的摩尔质量为u):

E

Miu2

RT

内能增量： E

Miu2

R(T2 T1)

2、功：力F和力的作用点位移dr的点乘积。dA F dr psdr pdV

v2

在热力学系统中，功的定义为： A

v1

（与过程有关，过程量） pdV

v ,系统对外做正 (外界对系统做负功）

v ,系统对外做负

v 0,系统不做功

由定积分的几何意义知，功的大小等于p-v图上过程曲线下的面积。 3、热量：与过程有关。

七、热力学第一定律

当系统状态发生变化时，通常做功和传热同时发生。设有一系统，外界对系统传递的热

量为Q，系统从内能为E1的状态改变到内能为E2的状态，同时系统对外做功为A，则：

Q E2 E1 A E A

dQ dE dA

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八、热力学第一定律对理想气体等值过程的应用

1、等容过程：气体的容积保持不变，即V为恒量，dV=0，气体对外不做功。根据热力学第一定律，气体吸收的热量全部用于改变系统的内能。

Qv E

Miu2

R(T2 T1)

2、等压过程：气体压强保持不变，即p为恒量，dp=0,气体在等压过程中吸收的热量，一部分转化为内能的增量 E，一部分转化为对外做的功p(v2 v1)

Qp E A

Miu2

R(T2 T1)

Mu

R(T2 T1)

Mu(i2

Mu

R(T2 T1)

1)R(T2 T1)

3、等温过程：气体温度保持不变，即T为恒量，dT=0，系统内能不变，系统吸收的热量全部用于对外界做功。

v2

v2

QT

v1

pdV

v1

V

1Mu

RTdV

Mu

RTln

v2v1

4、绝热过程：系统在整个过程中与外界无热量交换，dQ=0，P,V,T均变，温度降低。

A E

九、气体摩尔热容

热容：系统每升高单位温度所吸收的热量。 c dQ/

d T

1、 摩尔定容热容：1mol系统在等容过程中，每升高单位温度所吸收的热量。

cv,m

dQdT

V 恒量

i2

R

2、 摩尔定压热容：1mol系统在等压过程中，每升高单位温度所吸收的热量。

cp,m

dQdT

P 恒量

(

i2

1)R cv,m R

3、 比热容：摩尔定压热容与摩尔定容热容的比值。

r

cp,mcv,m

i 2i

十、循环过程与卡诺循环

1、循环过程的特点：

（1）系统循环一周，内能不变, E （2）p-v图上为一条闭合曲线： 热机----正循环----顺时针 制冷机----逆循环----逆时针

（3）A净=循环曲线包围的面积=Q吸-Q放

0

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2、 热机效率： =

AQ吸

1

Q放Q吸

一切热机的效率都不能等于1.

3、 卡诺循环：在两 …… 此处隐藏：5336字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……