【公式】热学

1、阿伏伽德罗常数

(1)以下公式中的物理量:

① 分子体积:$V_0$

② 分子质量:$m_0$

③ 物体体积:$V$

④ 物体质量:$m$

⑤ 摩尔体积:$V_m$

⑥ 摩尔质量:$M$

⑦ 物质密度:$\rho$

(2)阿伏伽德罗常数:

$$N_A = 6.02 \times 10^{23}\ \text{mol}^{-1}$$

(3)阿伏伽德罗常数计算

① $N_A = \dfrac{M}{m_0}$,固体、液体、气体都适用。

② $N_A = \dfrac{V_m}{V_0}$,固体、液体适用。

(4)物质所含的分子数:

① $N = \dfrac{m}{M}N_A = \dfrac{\rho V}{M}N_A$

② $N = \dfrac{V}{V_m}N_A = \dfrac{m}{\rho V_m}N_A$


2、分子描述

(1)分子的质量:

$$m_0 = \dfrac{M}{N_A}$$

(2)分子的体积:

$$V_0 = \dfrac{V_m}{N_A}$$

(3)分子的大小:球形体积模型直径

$$d = \sqrt[3]{\dfrac{6V_0}{\pi}}$$

(4)立方体模型边长:

$$d = \sqrt[3]{6V_0}$$

(5)直径的数量级为 $10^{-10}\ \text{m}$

(6)分子质量的数量级为 $10^{-27}\ \text{kg}$


3、热力学第一定律

(1)内容:外界对物体做的功 $W$ 加上物体与外界交换的热量 $Q$ 等于物体内能的变化量 $\Delta E$。

(2)表达式:

$$\Delta E = W + Q$$


4、热力学第二定律

(1)内容:热传导具有从高温向低温的方向性,没有外界的影响和帮助,不可能向相反的方向进行。

(2)其他描述:

① 不可能使热量由低温物体传递到高温物体,而不引起其它变化;

② 不可能从单一热源吸收热量,并把它全部用来做功,而不引起其它变化。

(3)热机的效率:

① 定义:热机做的功 $W$ 和它从热源吸收的热量 $Q_1$ 的比值。

② 表达式:

$$\eta = \dfrac{W}{Q_1}$$

③ $\eta$ 总小于1。


5、热力学第三定律

不可能使温度达到绝对零度。


6、理想气体三定律

(1)玻意耳定律:质量一定,温度不变,压强与体积成反比。

$$P_1 V_1 = P_2 V_2$$

或 $$PV = C$$

(2)查理定律:质量一定,体积不变,压强与温度成正比。

$$\dfrac{P_1}{T_1} = \dfrac{P_2}{T_2}$$

或 $$\dfrac{P}{T} = C$$

(3)盖·吕萨克定律:质量一定,压强不变,体积与温度成正比(热力学温度)。

$$\dfrac{V_1}{T_1} = \dfrac{V_2}{T_2}$$

或 $$\dfrac{V}{T} = C$$

(4)理想气体状态方程,即克拉伯龙方程

$$\dfrac{p_1 V_1}{T_1} = \dfrac{p_2 V_2}{T_2}$$

$$PV = nRT$$

其中 $R = 8.31\ \text{J/(mol}\cdot\text{K)}$,$n$ 为气体物质的量,以上公式中 $T$ 为热力学温度。