《引言及第一章温度》PPT课件.pptVIP

2021/6/30 §0-1热学的研究对象、任务、应用 热学的任务： 研究物质的热运动以及热运动与其它运动形式之间相 互转化所遵循的规律 这种随物质冷暖变化而引起物质的物理性质发生变化的现象——热现象 或者讲，研究有关物质的热运动以及与热联系的各种规律 热学引言 研究的对象： 大量微观粒子所组成的宏观客体——热力学系统 应用： 测温 热工学和低温技术 化学、化工 冶金工业 在现代科学技术中 §0-2热力学系统的宏观描述和微观描述 研究方法 宏观理论（热力学） 微观理论（统计物理学） 在大量实验的基础上总结出热力学基本定律 从气体的微观结构出发，应用力学规律借助统计的方法研究热力学规律 优点：简便、可靠、普适 缺点：不能解释热现象的本质 优点：能解释热现象的本质 缺点：数学上的困难 §0-3热学发展简史 第一时期——热学的早期史，开始于17世纪末，直到19世纪中叶， 这时期，积累了大量的实验和观察的事实，关于热的本性展开了研究和讨论，为热力学理论的建立作了准备。 第二时期——19世纪中叶到19世纪70年代末，热功相当原理奠定了热力学第一定律的基础，和卡诺理论结合导致了热力学第二定律的 形成，与微粒说结合导致了分子运动论的建立。但热力学与分子运动论的发展彼此隔绝的。 第三时期——19世纪70年代末到20世纪初，热力学与分子运动论的结合导致了统计物理学的产生。 第四时期——起于20世纪30年代，出现了量子统计物理学和非平衡态理论。形成了现代理论物理学最重要的一个部门。 内容安排 1 热力学基础 2 统计物理学初步知识 3 物性学方面的知识 热力学平衡态 温度 第一章 5学时 热力学第一定律 第二章 6学时 热力学第二定律 第三章 5学时 气体动理论 第四章 8学时 非平衡过程 第五章 4学时 非理想气体 固体和液体 第六章 7学时 相变 第七章 6学时 第一章 热力学平衡态 温度 §1-1热力学平衡态 状态参量 一 热力学系统的平衡态 热力学系统 孤立系统 封闭系统 开放系统 孤立系统各部分宏观性质不随时间变化的状态 -------平衡态，否则为非平衡态 （无能量、无物质交换） （有能量、无物质交换） （有能量、有物质交换） 例 系统呈现平衡态的条件： （一）满足热平衡条件 系统内部处处温度相等 （二）满足力学平衡条件 系统内部各部分，系统与外界之间达到力学平衡 无外场时，压强处处相同 （三）满足化学平衡条件 无外场时，系统各部分化学组成处处相同 1 条件：孤立系统 2 热动平衡 3 理想状态 例 二 状态参量 （物态参量） 对一定质量，一定种类的化学纯的气体系统，需两个参量描述 1 体积 V —— 从几何角度来描述的 2 压强 p —— 从力学的角度来描述的 3 温度 T —— 从热学的角度来描述的 对混合气体： 化学参量 摩尔数 质量 M 若系统在外场中，电磁参量 §1-2 温度和温度计 一 热力学第零定律 1.热平衡 不动 绝热壁 A气体 B气体 A气体 B气体 导热壁 两个系统处于热平衡 动 2.热力学第零定律 绝热壁 导热壁 A、B、C达到热平衡 A、B的状态不变 在不受外界影响下，只要A和B同时与C处于热平衡，即使A和B没有热接触，它们仍处于热平衡——热平衡定律 Fowler于1939年提出的，称为热力学第零定律 3. 温度的概念 一切互为热平衡的系统都具有相同的温度 温度数值表示法——温标 1. 经验温标 Empirical Temperature Scale 利用某一测温物质的某一测温属性建立的温标 例] p=C，气体或液体的体积随T ↑→ V ↑ V=C，气体或液体的压强随T ↑→ p ↑ 金属丝的电阻随T ↑→R↑ 光强的亮度随温度T↑→亮度↑ ——经验温标 二 温度计和温标 建立一种经验温标要包含三个要素： （1 ）选择某种测温物质，确定它的测温属性 （2）对测温属性随温度的变化关系作出规定 （3）选定标准温度点并规定其数值 设： 测温参量 被测系统与温度计（测温质）热平衡时的温度值 令： 可得： 待定常数 常用的几种： 1 选定水的冰点和沸点为标准点，规定1atm下0℃和100℃ 2 选定水的冰点和沸点为标准点，规定1atm下32℉和212℉ 3 选定水的三相点为标准点， 温度值选为273.16K ——摄氏温标 Celsius scale ——华氏温标 Fahrenheit scale ——开尔文温标（热力学温标） 与 为线性关系： 设：冰点时，温度 测温参量 沸点时，温度 测温参量 热力学温标： 2. 理想气体温标 (1).气体温度计 Gas