2022-2023学年高二物理 功及其相关物理量 竞赛课件 (共13张PPT)

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2022-2023学年高二物理 功及其相关物理量 竞赛课件 (共13张PPT)

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功及其相关物理量
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过程:
过程: 指热力学系统状态的变化。
系统不处于平衡态时,过程一定发生。
系统处于平衡态时,必须改变外界条件,过程才会发生。
闭系的作用分为热交换、功。对开系则还有物质的交换。
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1. 准静态过程(Quasi-static process)
准静态过程:进行的非常缓慢的过程,系统在过程中经历的每一个状态都可以看作平衡态,是理想的极限概念。
准静态过程的性质:
⑴ 无摩擦力的准静态过程:外界的作用力可用系统的状态参量描述。
⑵ 有摩擦力的准静态过程:外界的作用力不可用系统的状态参量描述。
——非准静态过程,系统的平衡态受到破坏。
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研究准静态过程中外界对系统所作的功:
P
P
dx
a
如果系统在准静态过程中体积改变有限,由VA变到VB ,则
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图中的一点确定一组(V, P)值,相应于简单系统的一个平衡态。一个准静态过程可以用图上的一条曲线代表(一系列平衡态组成)。
外界在准静态 过程中对系统所作的功等于P-V图中曲线P = P(V)下方面积值。
外界对系统所作的功与过程有关。
准静态过程是一个理想化的概念,但是许多实际过程接近准静态。
V
P
A
I
II
B
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2. 液体薄膜的表面积功:
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3. 电介质极化功
两个平行板组成的电容器内充满电介质,两板的电势差为U,当电容器的电荷增量为dq时,外界作功
dW=Udq
ρ:电容器的面电荷密度,A:平行板面积,l 两极之间的距离,E:电介质中的电场强度,
dq=Adρ,El=U
所以: dW=Udq=El Adρ=VEdρ
V=Al 电介质的体积。
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电磁学的高斯定律ρ=D
D:电位移 dW=VEdD
D= oE+P
o:真空介电常数8.854 10-12F m-1,
P:电极化强度。
激发电场的功,使介质极化的功
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4. 广义功
在准静态过程中外界对系统所做的功:
yi称为外参量,Yi是与yi相应的广义力。
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广延量:与系统的质量或者摩尔数成正比,可叠加。
如:质量M、摩尔数n、体积V
强度量:与系统的质量或摩尔数无关。
如:压强P、温度T、磁场强度H
广延量除以质量、物质的量或体积可成为强度量。
c=C/M, Vm=V/n, ρ=M/V
均匀系统的热力学量分为两类:
广延量
强度量
5. 广延量和强度量
Brown运动理论
 简介
 Brown粒子位移的方均值
 Brown运动与扩散的关系
 简单应用
1927年,英国植物学家Brown在用显微镜观察浮在水中的植物花粉时,发现这些颗粒不停地作无规则运动.这种运动称为Brown运动,作运动的粒子称为Brown粒子.
   Brown运动实质上是周围分子无规则运动的反映.而且,由于观测是在宏观短而微观长的时间内进行的,因此实际上观测到的是Brown粒子的一种平均运动, Brown粒子的位移只是一种剩余的涨落.
Brown运动在科学技术上具有重大的意义.
简介
Brown粒子位移的方均值
  为简单起见,只讨论Brown粒子的运动在一个水平方向的投影,且假设不存在外场.设Brown粒子的质量为 m,在时刻 t,微粒的坐标为 x(t).周围分子对Brown碰撞的净作用力为 F(t). Langevin将 F(t) 分解成两部分
其中 F‘(t) 相当于周围分子对静止的Brown粒子的碰撞作用力; F“(t) 是由于当Brown粒子以速度 v 运动时,在其前进方向上将与更多的分子相碰撞而受到的附加阻力,当 v 不大时,阻力的大小与速度 v 成正比,即
F(t) = F'(t) + F"(t)

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