大学物理(第三版)热学 第一章.ppt

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1、热学目录概述第1章理想气体状态方程第2章分子动理论第3章热力学第一定律第4章热力学第二定律1.对象：热力学系统·由大量分子或原子组成·系统外的物体称外界热学研究对象及内容2.内容：与热现象有关的性质和规律热现象：物质中大量分子热运动的集体表现。概述热学的研究方法1.宏观描述方法---热力学方法·由实验确定的基本规律，研究热现象的宏观特性和规律。·对系统进行整体描述。2.微观描述方法---统计物理方法·从物质的微观结构出发，用统计平均的方法，研究热现象及规律的微观本质。统计物理的基本思想-----

2、宏观上的一些物理量是组成系统的大量分子进行无规运动的一些微观量的统计平均值宏观量---表征系统整体性质的物理量可以实际的物理量如PTE等微观量—描写单个微观粒子运动状态的物理量组成系统的粒子(分子、原子、或其它)的质量、动量、能量等等无法直接测量的量第一气体分子系统的统计分布解决问题的一般思路从单个粒子的行为出发大量粒子的行为---统计规律统计的方法例如：微观认为宏观量P是大量粒子碰壁的平均作用力先看一个碰一次再看集体统计方法：一个粒子的多次行为多个粒子的一次行为结果相同如：掷硬币看正反面出现的

3、比例比例接近1/2统计规律性：大量随机事件从整体上表现出来的规律性量必须很大统计规律性具有涨落性质(伽耳顿板演示）分布曲线飞镖xxΔ小球落入其中一.......................................................................................................................................分布服从统计规律大量小球在空间的格是一个偶然事件小球数按空间位置x分布曲线伽耳顿板演

4、示什么叫统计规律？在一定的宏观条件下大量偶然事件在整体上表现出确定的规律统计规律必然伴随着涨落什么叫涨落？对统计规律的偏离现象涨落有时大有时小有时正有时负例如：伽耳顿板实验中第二热力学基础从实验归纳总结定律热力学第一定律热力学第二定律基础定律地位：相当于力学中的牛顿定律---能量转化---过程方向性三、本课程中研究对象的理想特征1.对象理想气体宏观定义：严格遵守玻意耳定律实际气体理想化：P不太高T不太低1)在理想气体理论基础上加以修正2)经验若高压低温？理想气体----是一种假想的、在任何情况下

5、都能严格遵循气体定律PV/T=R的气体。从微观上考虑，理想气体有两点不同于实际气体：(1)气体分子本身的体积可以忽略；(2)在任何情况下，理想气体的分子之间不具有相互作用。理想气体是一个科学的抽象概念，客观上并不存在理想气体，它只能看作是实际气体在压力很低时的一种极限情况。2.状态平衡态定义：在不受外界影响的条件下对一个孤立系统经过足够长的时间后系统达到一个宏观性质不随时间变化的状态-----宏观上的寂静状态微观上系统并不是静止的-----动态平衡用一组宏观量描述某时的状态非平衡态每一时刻系统都

6、处于平衡态实际过程的理想化---无限缓慢(准)“无限缓慢”：系统变化的过程时间>>驰豫时间例1气体的准静态压缩过程时间~1秒3.过程准静态过程驰豫时间<实际过程太迅速了怎么办？1)修正原理论2)更普遍的理论或经验本课介绍气体分子动理论平衡态下理想气体的状态量与微观量的关系热力学基础实验的总结---必定涉及过程结论是普适的（对象过程不限）但具体的理论计算必是理气、准静态过程第1章理想气体状态方程一、几个基本概念1.温度—物体的冷热程度处于热平衡的系统所具有的共同的宏观性质2.热平衡定律(热力学第零

7、定律)实验表明：若A与C热平衡B与C热平衡则A与B热平衡意义：互为热平衡的物体必然存在一个相同的特征---它们的温度相同二、理想气体状态方程M--质量--mol质量V--理气活动空间R--普适气体恒量第零定律不仅给出了温度的概念而且指出了判别温度是否相同的方法常用形式系统内有N个分子每个分子质量m常用形式分子数密度玻耳兹曼常数理想气体状态方程热力学系统由大量粒子组成1)标况十亿亿亿2)高真空十亿大量、无规则统计方法数学基础---概率论1.理气状态方程2.不漏气系统各状态的关系讨论3.P-V图通

8、常还画P-T、P-VT-V、T–E图PVPV图上一个点代表一个平衡态一条线代表一个准静态过程第1章结束第2章分子动理论§1理想气体的压强和温度§2能量均分定理§3麦克斯韦速率分布律§4气体分子的平均自由程一、关于每个分子的力学性质的假设1.质点在T一定的情况下n值小意味着分子间距大3.除碰撞外分子间无相互作用f=02.完全弹性碰撞§1理想气体的压强和温度sr0r合力斥力引力dfO10-9m分子力范德瓦耳斯力气体之间的距离引力可认为是零可看做理想气体二、平衡态下气体分子集体行为的几个假设1.每个