热学电子教案-PowerPointPresentati.pptx

《热学电子教案-PowerPointPresentati.pptx》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、《热学》电子教案面向物理学本科学生主讲：高慧引言宏观理论微观理论物性学热一律热二律热学的研究对象，方法热学发展简述气体动理论（平衡态）气体内输运过程非理想气体、固体、液体相变热学内容体系示意图引言第一章温度第二章气体分子运动论的基本概念第三章气体分子热运动速率和能量的统计分布律第四章气体内的输运过程第五章热力学第一定律第六章热力学第二定律第七章固体第八章液体第九章相变引言（Preface）宏观物体由大量微观粒子组成;微观粒子处在永恒的混乱运动之中。实验表明：分子运动的激烈程度与温度有关，大量分子的无规则运动称为热运动。热运动是热现象的微观实质。热现象是

2、热运动的宏观表现。热运动在本质上不同于机械运动。热现象━随机现象5热学的研究方法(StudyMethodsofThermology)宏观描述方法与微观描述方法1、宏观描述方法：热力学方法热力学：由观察和实验总结出来的热现象规律，构成热现象的宏观理论，叫做热力学。热力学方法的优点：热力学基本定律是自然界中的普适规律，只要在数学推理过程中不加上其它假设，这些结论也具有同样的可靠性与普遍性。热力学的局限性：1、它只适用于粒子数很多的宏观系统；2、它主要研究物质在平衡态下的性质，它不能解答系统如何从非平衡态进入平衡态的过程；3、它把物质看成为连续体，不考虑物质

3、的微观结构宏观方法的实质：用能量转化的观点研究热现象72、微观描述过程：统计物理学统计物理学则是热物理学的微观描述方法，它从物质由大数分子、原子组成的前提出发，运用统计的方法，找出微观量与宏观量之间的关系。微观描述方法的局限性：在于它在数学上遇到很大的困难，由此而作出简化假设（微观模型）后所得的理论结果与实验不能完全符合。微观方法的实质：视宏观性质为大量微观粒子运动的平均效果，视宏观物理量为相应微观量的统计平均值。第一章温度§1.1平衡态状态参量§1.2温度§1.3气体的状态方程§1.1平衡态状态参量系统与外界1.热力学系统（简称系统）在给定范围内，由

4、大量微观粒子所组成的宏观客体。2.系统的外界（简称外界）与所研究的热力学系统发生相互作用的其它物体。热力学平衡态一个系统在不受外界影响的条件下，如果它的宏观性质不再随时间变化，我们就说这个系统处于热力学平衡态。平衡态是系统宏观状态的一种特殊情况。与稳恒态的区别，稳恒态不随时间变化，但由于有外界的影响，故在系统内部存在能量流或粒子流。稳恒态是非平衡态。对平衡态的理解应将“无外界影响”与“不随时间变化”同时考虑，缺一不可。金属杆就是一个热力学系统。根据平衡态的定义，虽然杆上各点的温度将不随时间而改变，但是杆与外界（冰、沸水）仍有能量的交换。一个与外界不断地

5、有能量交换的热力学系统所处的状态，显然不是平衡态而是稳定态。100oc0oc金属杆注意热动平衡:平衡态下，组成系统的微观粒子仍处于不停的无规运动之中，只是它们的统计平均效果不随时间变化，因此热力学平衡态是一种动态平衡，称之为热动平衡。状态参量——平衡态的描述确定平衡态的宏观性质的量称为状态参量。常用的状态参量有四类：几何参量（如：气体体积）力学参量（如：气体压强）化学参量（如：混合气体各化学组分的质量和摩尔数等）电磁参量（如：电场和磁场强度，电极化和磁化强度等）注意：如果在所研究的问题中既不涉及电磁性质又无须考虑与化学成分有关的性质，系统中又不发生化学

6、反应，则不必引入电磁参量和化学参量。此时只需体积和压强就可确定系统的平衡态，我们称这种系统为简单系统（或pv系统）。§1.2温度热平衡将两个分别处于平衡态的系统A和B用一刚性隔板分隔开。若隔板为“绝热板”（如图(a)），则A，B两系统的状态可独立地变化而互不影响。厚木板，石棉板等都可视为绝热板。(a)绝热板ABAB导热板(b)若隔板为“导热板”（如图(b)），则A,B两系统状态不能独立地改变,一个系统状态的变化会引起另一系统状态的变化,金属板即为导热板。通过导热板两个系统的相互作用叫热接触。通过导热板进行热接触的两个系统组成一复合系统，当复合系统达到

7、平衡态时，我们就说两个系统处于热平衡。热力学第0定律如果两个系统分别与处于确定状态的第三个系统达到热平衡，则这两个系统彼此也将处于热平衡。温度互为热平衡的几个热力学系统，必然具有某种共同的宏观性质，我们将这种决定系统热平衡的宏观性质定义为温度。温度是状态的函数，在实质上反映了组成系统大量微观粒子无规则运动的激烈程度。实验表明，将几个达到热平衡状态的系统分开之后，并不会改变每个系统的热平衡状态。这说明，热接触只是为热平衡的建立创造条件，每个系统热平衡时的温度仅决定于系统内部大量微观粒子无规运动的状态。温度是热学中特有的物理量，它决定一系统是否与其他系统

8、处于热平衡。处于热平衡的各系统温度相同。热力学第零定律只能说明物体之间是否达到了热平衡，即物体