大学物理电学

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1、宏观描述：体系整体的属性、热学热学描述方法状态的宏观量热学：自然界中物质与冷热有关的性质及其这些性质微观描述：一个微观粒子物理量的变化规律热学的研究方法研究对象：宏观上----物体----热力学系统▲热力学:（Thermodynamics）微观上----大量构成物体的微观粒子研究物质热运动的宏观理论系统之外的物体为外界“热现象”—凡与温度有关的物理现象宏观基本实验规律逻辑推理热现象规律“热运动”—组成物体的大量微观粒子（统称分子）特点：高度可靠且普适本质永不停息的无规则的运动。12▲统计力学:（StatisticalMechanics）分子动理论,本课程的主要内容（10学

2、时）研究物质热运动的微观理论热学研究方法、平衡态、状态方程微粒的力学规律统计方法热现象规律特点：简化、近似分子运动论，理想气体模型、压强公式、状“大量”分子（统称）永不停息的无规则的运动，态方程，速率分布、速度分布量变到质变的生动体现。输运过程：非平衡态→平衡态宏观小、微观大3×1019个/cm3,109次/s碰撞热力学基本定律：第一定律，理想气体热力十九世纪中叶，经典统计力学-麦克斯韦、玻尔学过程，热容量；热力学第二定律，熵兹曼、吉布斯建立20世纪plank建立起量子力学,狄拉克和爱因斯坦建立量子统计力学34§1-1平衡态和状态参量第一章平衡态和状态方程一、热力

3、学系统热力学系统（物质结构）的图像，描述基本图像物质的不同形态宏观热力学系统的基本宏观物理量和相互关系大量的微粒（分子）微观重点内容：微粒的两方面基本性质，决定了热力学系统的性质：(1)分子在无规则、不停顿的运动----布朗运动1.平衡态概念、气体的状态参量、温标2.理想气体状态方程，压强公式体现宏观规律的根源3.分子力和范德瓦耳斯方程（2）分子之间的相互作用---分子力最终决定形态和属性561二、平衡态热力学系统的分类按照系统与外界的关系可分为：外界系统孤立系统：既无物质交换又无热量交换外界绝热系统：无热量交换封闭系统：无物质交换在不受外界影响的条件下（与外界无任何

4、形式的物质与能量交换），系统的宏观性质不随时间变化的开放系统：有物质和能量交换状态为平衡态热力学系统的状态参量只有热力学系统处于平衡态时，状态参量才具有确体积、压强也是几何和力学参量定的意义和数值。温度是热力学特有的状态参量78说明几点：§1-2温度和温标无外界影响，宏观状态不变是平衡态的必要条件温度概念与热力学第零定律要注意区分平衡态与稳定态：温度（T）：处于同一热平衡态下的热力学体系T1T1T1T2的宏观性质，描述系统冷热程度平衡态稳定态热平衡系统具有相同的温度温度是处于同一热热力学平衡是热动平衡平衡态下的热力学处在平衡态的分子在作热运动，微观量迅速变化，具有

5、相同的温度的系统处于热平衡体系的宏观标志但统计平均值保持不变。如：系统的总粒子数绝热壁T1T2TT平衡态是一种理想状态弛豫时间：达到平衡态的时间<

6、单位为“开尔文”，简称开,记K定性的定义，定量的数值表示—温标要与之配套。水的三相点温度：273.16K，0.01C温度反映系统内部大量分子无规热运动的剧烈程度。常用的摄氏温标t（C)定义：t=T273.1511热力学温标是理论性的，用理想气体温标实现122140亿年前，宇宙大爆炸，温度在1039K以上§1-3理想气体状态方程几分钟后，温度急剧降为109K，合成稳定的He核，4He状态方程---平衡态下状态参量间的关系几十万年后，4000K，中子有效复合，宇宙透明f(P,V,T)0具体形式需由实验确定现在，温度为2.735K（微波背景辐射温度）一、理想气体状态

7、方程地球表面的平均温度15℃，288K，109种生物大分子存在一定量气体，压强不太大，T不太低一个大气压下氧气在90K下液化玻意尔定律：温度不变PV=常量氮气在77K下液化PV氢气在20K下液化查理定律：压强不变VT=常量T氦气在4K下液化盖—吕萨克定律：体积不变PT实验室产生的最高温度108K最低2×10-8K室温300K1KT=0.026eV＝26meV13严格满足实验定律的气体为理想气体无限稀薄14阿伏伽德罗定律：1mol气体，标准状态下，PVRMTPVRT理想气体状态方程体积为22.4L该方程实际上是波意