《经典热力学基础》PPT课件

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1、第四章经典热力学基础§1.热学现象的初期研究§2.热力学第一定律的建立§3.热力学第二定律的建立§4.低温物理学§5.分子运动论的发展§6.统计物理学的建立§7.物态§1.热学现象的初期研究一蒸汽机的发明二计温学的发展三量热学的建立四热本质的认识§1.热学现象的初期研究一蒸汽机的发明1690年巴本(FrnidPapin,1647-1712,法国，惠更斯助手)首先制成带有活塞和汽缸的实验性蒸汽机；§1.热学现象的初期研究1705年，托马斯•纽可门（ThomasNewcomen,1663-1729,英国铁匠)在萨维里和巴本的基础上，研制了一个带有活塞的封闭的圆筒汽缸，活塞通过一杠杆和一排水泵

2、相连。是一个广义的把热转变为机械力的原动机，是蒸汽机最早的雏形。并真正有效地应用于矿井排水。但活塞的每次下降都必须将整个汽缸和活塞同时冷却，热量的损失太大。1698年，托马斯•萨维里（ThomasSavery,1650-1715,英国军事工程师)制成一具蒸汽水泵；萨维里的蒸汽机托马斯•纽可门的蒸汽机1769年，詹姆斯•瓦特（JamesWatt,1736-1819,法国，格拉斯哥大学仪器维修工）改进了纽可门机，把冷凝过程从汽缸内分离出来，即在汽缸外单独加一个冷凝器而使汽缸始终保持在高温状态。§1.热学现象的初期研究1785年，热机被应用于纺织；1807年，热机被美国人富尔顿应用于轮船；18

3、25年被用于火车和铁路。1782年，又制造出了使高压蒸汽轮流的从两端进入汽缸，推动活塞往返运动的蒸汽机，使机器运作由断续变连续，从而蒸汽机的使用价值大大提高，导致了欧洲的第一次工业革命。瓦特发明的蒸汽机瓦特像二计温学的发展（一）温度计的设计与制造1603年，伽利略制成最早的验温计：一只颈部极细的玻璃长颈瓶，倒置于盛水容器中，瓶中装有一半带颜色的水。随温度变化，瓶中空气膨胀或收缩。§1.热学现象的初期研究1659年法国天文学家伊斯梅尔•博里奥(IsmaelBuolliau)制造了第一支用水银作为测温物质的温度计。1650年，意大利费迪男二世(G.D.FerdinandⅡ)用蜡封住管口，在瓶

4、内装上红色的酒精，并在玻璃瓶细长颈上刻上刻度，制成现代形式的第一支温度计。1631年，法国化学家詹•雷伊(JeanRey,1582-1630)把伽利略的细长颈瓶倒了过来，直接用水的体积的变化来表示冷热程度，但管口未密封，水不断蒸发，误差也较大。伽利落验温计（二）测温物质的选择和标准点的确定§1.热学现象的初期研究1703年，牛顿把雪的熔点定为自己制作的亚麻子油温度计的零度，把人体温度作为12度等等。1665年，惠更斯建议把水的凝固温度和沸腾温度作为两个固定点；佛罗伦萨的院士们选择了雪或冰的温度为一个定点，牛或鹿的体温为另一个定点；德国的格里凯（Guericke)曾提出以马德堡地区的初冬和

5、盛夏的温度为定点温度；§1.热学现象的初期研究摄尔修斯(AndersCelsius,1701-1744,瑞典天文学家)，用水银作为测温物质，以水的沸点为00C冰的熔点为1000C，中间100个等分。8年后接受了同事施特默尔（M.Stromer）的建议，把两个定点值对调过来。称为摄氏温标。至1779年全世界共有温标19种。列奥米尔(Reaumur,1683-1757,法国)以酒精和1/5的水的混合物作为测温物质，1730年制作的酒精温度计，取水的冰点为00R，使酒精体积增加1/1000的温度变化作为10R，这样水的沸点即为800R，称为列氏温标。华伦海特(GabrielDanileFahr

6、enheit，1686-1736，德国玻璃工人，迁居荷兰)制造了第一支实用温度计：他把冰、水、氨水和盐的混合物平衡温度定为00F，冰的熔点定为320F，人体的温度为960F，1724年，他又把水的沸点定为2120F。后来称其为华氏温标。高温测量：荷兰的马森布罗克(Musschenbrock)在1747年利用金属杆的热胀冷缩性质制造了金属温度计；本世纪八十年代，韦奇武德(J.Wedgwood)用耐火土块的线度变化制成了量度炉温的高温计。测温物质的寻找，促进了对物体热膨胀的研究。计温学的发展和完善，也进一步促进了实验热学研究的进展。各种温度计据此，1854年，开尔文(威廉.汤姆逊)提出开氏温

7、标，T=272.3+t。又称热力学温标，它与测温物质的性质无关，即任何测温物质按这种温标定出的温度数值都是一样的。1954年国际计量大会决定将水的三相点的热力学温度定为273.16K。开尔文像§1.热学现象的初期研究热力学温标：19世纪50年代，开尔文注意到：既然卡诺热机与工作物质无关，那么我们就可以确定一种温标，使它不依赖于任何物质，这种温标比根据气体定律建立的温标更具有优越性。三量热学的建立1.不同物质放热能力不同的发现：17世