西北大学《热学》课件-第1章热力学系统的平衡态与状态方程.pptxVIP

第一章：热力学系统的平衡态与状态方程1.1、物质结构的基本图象??? 物质是由什么组成的？从古到今，人们一直在探寻答案。 四元素说??? 四元素说是古希腊关于世界的物质组成的学说。这四种元素是土、气、水、火。这种观点曾长时间影响着人类科学的发展。在中世纪，四元素说是炼金术的理论依据。四元素说承认了世界的物质性，是其进步的一面。但是却使化学的发展长期受到了阻碍。五行说??? 五行指：金、木、水、火、土，是中国古代的一种物质观。多用于哲学、中医学和占卜。认为宇宙万物都由这五种要素的运行（运动）和变化所构成，随着这五个要素的盛衰，而使得大自然产生变化，不但影响到人的命运，同时也使宇宙万物循环不已。它强调整体概念，描绘了事物的结构关系和运动形式。如果说阴阳是一种古代的对立统一学说，则五行可以说是一种原始的普通系统论。西北大学《热学》 古希腊哲学家德谟克利特公元前460-371　 德谟克利特一生勤奋，知识渊愽，在哲学、逻辑学、物理、数学、天文、动植物、医学、心理学、伦理学、教育学、修辞学、军事、艺术等方面都有所建树。 　　在第欧根尼·拉尔修的记载中，他通晓哲学的每一个分支，同时，他还是一个出色的音乐家、画家、雕塑家和诗人。他是古希腊杰出的全才，在古希腊思想史上占有很重要的地位。 　　他认为，万物的本原是原子和虚空。原子是不可再分的物质微粒，虚空是原子运动的场所。人们的认识是从事物中流射出来的原子形成的“影像”作用于人们的感官与心灵而产生的。在伦理观上，他强调幸福论，主张道德的标准就是快乐和幸福。著有《小宇宙秩序》、《论自然》、《论人生》等，但仅有残篇传世。 德谟克利特古希腊伟大的唯物主义哲学家，原子唯物论学说的创始人之一。率先提出 原子论（万物由原子构成）原子---Atom “不可分割的意思” 分子处于不停顿的无规则运动状态 分子间存在相互作用力 物质由分子、原子组成，物质结构是分层次的物质结构的基本图象布朗运动势能曲线 物质由分子原子组成，物质结构是分层次的分子: 是组成物质的保持物质化学性质的最小单元。 如：H2O, CO2 , N2 , …原子:  是组成单质和化合物的基本单元,它由原子核和电子组成。Si表面电镜照片分子、原子的线性尺度~0.1nm经典图像 不停顿: 分子处于不停顿的无规则运动状态无规则:实验证据：布朗运动 (Brownian Motion)。热运动(Thermal Motion) ： 组成宏观物体的大量微观粒子(分子、原子)的一种永不停息的无规则的运动。是比机械运动更复杂, 更高级的运动。分子动量不为0；整体质心动量为0。 1827 [英]植物学家布朗  (R. Brown)发现布朗运动 1877 德尔索 (lx. Delsau)  指出布朗运动产生的原因 1905 爱因斯坦 (A. Einstein)  提出布朗运动的定量理论 1908 [法]佩兰 (J. B. Perrin)  实验证实了爱因斯坦理论， 获1926年诺贝尔物理奖。A. EinsteinJ. B. Perrin，X--粒子位移 Brownian Motion (视频） 藤黄粉末悬浮在水中, 在显微镜下记录粒子每30秒的位置。布朗运动: 布朗粒子在其周围分子无规则撞击下所作的无规则跳动。布朗运动实验佩兰(Perrin)1908年做的布朗运动实验 分子（原子）间存在相互作用力，称作分子力； 分子力可以用势能曲线 表示； 势能：重力势能、弹性势能 弹性势能是分子间相互作用的宏观表现。 分子力是保守力， 保守力做功 = 势能减少排斥力吸引力f - 大小正比于势能斜率 - 指向势能下降方向林纳德-琼斯势 分子引力势能曲线0rU(r)Or-EB引力势能斥力势能d 分子间存在相互作用力势能曲线排斥力吸引力 分子引力势能曲线0rU(r)Or-EBd0rf(r)Or-fBd分子间引力曲线 分子引力势能曲线U(r)Or引力势能斥力势能d r < d,Ｕ 急剧增加；取 r=∞ 处势能为０, (即相互作用力为０） 则 r > d 时, 势能<0； d = 2a; 势能曲线（原子半径a, 0.1nm量级） 分子引力势能曲线0rU(r)Or-EB5. r0 附近Ｕ 为抛物线　－－胡克定理特征 r0 附近Ｕ 不对称 E=E2 >0 －－气体E2EB －－结合能2T1T1T>r = r0 是稳定态; r0 :分子结合的平均距离;当原子动能不大时，相当于固体情形。－－热膨胀起源势阱 0rU(r)Or束缚态非束缚态E1E2 分子总能量E1a点处： 势能=总能量E1动能为0,分子受力向右;c点处： 势能最小，动能最大