大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)總結(jié)
大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)總結(jié)
章節(jié)概述：熱力學(xué)整章的重點(diǎn)在于理想氣體動(dòng)態(tài)方程、熱力學(xué)兩大定律在各種狀態(tài)下的應(yīng)用以及卡諾定理用來計(jì)算各種熱機(jī)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(zhǔn)靜態(tài)過程和非靜態(tài)過程的區(qū)別。對于一個(gè)孤立系統(tǒng)而言，如果其宏觀性質(zhì)
經(jīng)過充分長的時(shí)間后保持不變，即系統(tǒng)的狀態(tài)參量不再隨時(shí)間改變，此時(shí)系統(tǒng)屬于平衡態(tài)。而如果系統(tǒng)在變化過程中，每一個(gè)中間狀態(tài)都無線接近于平衡態(tài)，則稱之為準(zhǔn)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(shí)驗(yàn)，定義了熱功當(dāng)量。如用做功和傳熱的方式使系統(tǒng)溫度升高相同時(shí)，所傳遞
的熱量和所做的功總有一定的比例關(guān)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(zhì)上有著區(qū)別。做功：通過物體作宏觀位移完成。作用是機(jī)械運(yùn)動(dòng)與系統(tǒng)內(nèi)分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)之間的轉(zhuǎn)換。從而改變內(nèi)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(yùn)動(dòng)與系統(tǒng)內(nèi)分子無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)之間的轉(zhuǎn)換。從而改變了內(nèi)能。
5、對微小過程，即準(zhǔn)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(xué)第一定律的應(yīng)用。
7、 熱循環(huán)、制冷機(jī)與熱機(jī)的關(guān)系、卡諾循環(huán)及其效率的計(jì)算。
8、 熱力學(xué)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?dòng)地從低溫物體傳到高溫物體。
第十章——?dú)怏w動(dòng)理論
章節(jié)概述：本章主要講述了氣體動(dòng)理論的兩個(gè)基本公式——壓強(qiáng)公式和能量公式，理解分子熱運(yùn)動(dòng)的原理，能夠理解熱力學(xué)第二定律和熵的意義。在本章中還大量地運(yùn)用了統(tǒng)計(jì)規(guī)律來對分子的熱運(yùn)動(dòng)進(jìn)行分析，即通過對微觀物理量求統(tǒng)計(jì)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(gòu)成。分子間存在相互作用力。構(gòu)成物質(zhì)的分子處于永恒的、雜亂無章的運(yùn)動(dòng)之中。
2、理想氣體的壓強(qiáng)公式和氣體溫度的微觀實(shí)質(zhì)。氣體的溫度其實(shí)標(biāo)志著氣體內(nèi)部分子無規(guī)則熱運(yùn)動(dòng)的劇烈程度，代表了氣體分子的平均平動(dòng)動(dòng)能。
3、剛性分子的自由度。
內(nèi)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(gè)統(tǒng)計(jì)速率，即平均速率
、方均根速率、
最概然速率。它描述了運(yùn)動(dòng)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。或者稱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(yīng)用是在大氣壓強(qiáng)隨著高度的變化、氣體分子數(shù)密度隨著高度的變化關(guān)系。
7、氣體分子熱運(yùn)動(dòng)頻繁碰撞的物理機(jī)制。主要是平均碰撞速率（單位時(shí)間內(nèi)一個(gè)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(dǎo)定律以及菲克擴(kuò)散定理。
9、熵的概念（玻爾茲曼熵和克勞修斯熵），熱力學(xué)第二定律的微觀意義。
孤立系統(tǒng)內(nèi)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(jìn)行。
孤立系統(tǒng)中發(fā)生的一切不可逆過程都將導(dǎo)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(xué)
章節(jié)概述：本章主要從幾何角度解釋了光學(xué)在宏觀傳播中的規(guī)律。主要是幾何光學(xué)的三條定律和傳播中的基本規(guī)律。
1、幾何光學(xué)的三條性質(zhì)。
光的直線傳播原理：光在均勻介質(zhì)中沿直線傳播
光的反射定律：反射光線總是處于入射面內(nèi)，并且與入射光線分居在法線的兩側(cè)，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(nèi)，并且與入射光線分居在法線的兩側(cè)；入射角的正弦與折射角的正弦之比為一個(gè)常數(shù)。常數(shù)即為第二種介質(zhì)對第一種介質(zhì)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(guān)系中的符號法則。物點(diǎn)P在鏡前時(shí)呈實(shí)物，物距為正。物點(diǎn)在鏡后時(shí)呈虛像，物距為負(fù)。像點(diǎn)在鏡前呈實(shí)像，像距為正。像點(diǎn)在鏡后呈虛像，像距為負(fù)。歸納
即為“實(shí)正虛負(fù)”。凸面鏡的曲率半徑為正、凹面鏡的曲率半徑為負(fù)。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(xué)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(yuǎn)鏡的放大率。
第十二章——波動(dòng)光學(xué)
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(diǎn)是干涉、衍射的原理，另外就是與光柵相關(guān)的概念與計(jì)算。
1、光的電磁本質(zhì)，既有微粒特性，也有波的特性。 2、光的干涉。
光程：光在介質(zhì)中傳播的幾何路程r與該介質(zhì)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(dòng)方向都相同，可以實(shí)現(xiàn)光干涉、滿足干涉條件的光稱之為相干光。能產(chǎn)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(qiáng)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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