大学物理——热学

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1、宋明玉1热力学统计物理学量子统计物理热力学第一定律热力学第二定律统计方法宏观量是微观量的统计平均第二篇热学第二篇热学主讲宋明玉2玻耳兹曼气体动理论基础第一章麦克斯韦第一章气体动理论3§1.1气体的状态方程§1.1平衡态气体的状态方程一.热学研究的对象和方法热现象、热运动规律1.研究对象:②热运动与温度有关的物理现象.(温度变化伴随物体体积、压强也变.即物体的状态发生变化.)①热现象:组成物质的原子、分子的无规则地运动(布朗运动),是一种新的运动形式.(thermalmotion)2.热运动的研究方法：(1).宏观法.基本的实验规律逻辑推理(运用数学)------称为

2、热力学(thermodynamics)研究物态变化时热、功转换关系.优点：可靠、普遍。缺点：未揭示微观本质。(2).微观法:物质的微观结构+统计方法统计物理学(statisticalphysics)优点:揭示热现象的微观本质。缺点:可靠性、普遍性差。4二.热力学系统(thermodynamicsystem)热力学研究的对象，它包含极大量的分子、原子。外界:热力学系统以外的物体。根据能量与质量传递的不同(1).宏观法.基本的实验规律逻辑推理(运用数学)------称为热力学(thermodynamics)研究物态变化时热、功转换关系.优点：可靠、普遍。缺点：未揭示微

3、观本质。(2).微观法:物质的微观结构+统计方法统计物理学(statisticalphysics)优点:揭示热现象的微观本质。缺点:可靠性、普遍性差。开放系统孤立系统封闭系统热力学系统在无外界影响下，系统所有可观察的宏观性质不随时间改变。三、平衡态状态参量平衡态:(equilibriumstate)热力学系统5平衡态AB绝热板初态A、B两体系互不影响各自达到平衡态A、B两体系达到共同的热平衡状态AB导热板末态二.热力学系统(thermodynamicsystem)热力学研究的对象，它包含极大量的分子、原子。外界:热力学系统以外的物体。根据能量与质量传递的不同开放系

4、统孤立系统封闭系统热力学系统在无外界影响下，系统所有可观察的宏观性质不随时间改变。三、平衡态状态参量平衡态:(equilibriumstate)(1)平衡态是一种热动平衡；处在平衡态的大量分子仍在作热运动，而且因为碰撞，每个分子的速度经常在变，但是系统的宏观量不随时间改变。6粒子数是宏观量例:箱子假想分成两相同体积的部分，达到平衡时，两侧粒子有的穿越界线，但两侧粒子数相同。(2)平衡态是一种理想概念。状态参量:描述热力学系统特征的物理量.⑴体积V(几何参量)分子到达的空间,即容器的容积.单位:m3.⑵压强P(力学参量):状态参量AB绝热板初态A、B两体系互不影响各

5、自达到平衡态A、B两体系达到共同的热平衡状态AB导热板末态(1)平衡态是一种热动平衡；处在平衡态的大量分子仍在作热运动，而且因为碰撞，每个分子的速度经常在变，但是系统的宏观量不随时间改变。7⑶温度T:表征物体的冷热程度.(用温度计测量)热力学第零定律(热平衡状态)分子碰撞器壁的力.单位:ABC如果系统A和系统B分别与系统C的同一状态处于热平衡,那么,当A与B接触时它们也必是处于热平衡.热力学第零定律粒子数是宏观量例:箱子假想分成两相同体积的部分，达到平衡时，两侧粒子有的穿越界线，但两侧粒子数相同。(2)平衡态是一种理想概念。状态参量:描述热力学系统特征的物理量.⑴体

6、积V(几何参量)分子到达的空间,即容器的容积.单位:m3.⑵压强P(力学参量):8(T)单位:开尔文(k)二者的关系:00C=273.16K热力学温标(绝对温标)T:摄氏温标(t0C)即:①处于热平衡的多个系统必具有相同的温度,或②具有相同温度的多个系统放在一起,它们也必处于热平衡.处在相互热平衡状态的系统拥有某一共同的宏观物理性质——温度.温标:温度的数值表示方法。温度⑶温度T:表征物体的冷热程度.(用温度计测量)热力学第零定律(热平衡状态)分子碰撞器壁的力.单位:ABC如果系统A和系统B分别与系统C的同一状态处于热平衡,那么,当A与B接触时它们也必是处于热平衡.9

7、热力学系统的两种描述方法：宏观量从整体上描述系统的状态.一般可以直接测量。如压强P、体积V、温度T等。2.微观量描述系统内微观粒子的物理量。如分子的质量、直径、速度、动量、能量等。微观量与宏观量有一定的内在联系。热力学第三定律热力学零度是不可能达到的!即:t=T-273.16(0C)即:≠T0(T)单位:开尔文(k)二者的关系:00C=273.16K热力学温标(绝对温标)T:摄氏温标(t0C)即:①处于热平衡的多个系统必具有相同的温度,或②具有相同温度的多个系统放在一起,它们也必处于热平衡.处在相互热平衡状态的系统拥有某一共同的宏观物理性质——温