大学物理热学课件.ppt

《大学物理热学课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、热学热学的研究对象及内容▲对象：宏观物体（大量分子原子系统）或物体系—热力学系统。▲内容：与热现象有关的性质和规律。外界系统外界例如汽缸中的气体：外界：热力学系统以外的、与系统相关的其它物体。宏观物体的微观模型：大量微观粒子（分子、原子等）组成的宏观体系。微观粒子体系的基本特征:(1)非常小。(2)微观粒子数非常巨大.(3)粒子之间存在相互作用力--分子力.(4)分子或原子都以不同的速率不停地运动(是杂乱无章的)。热学的研究方法▲热力学（thermodynamics）（宏观方法）宏观基本实验规律热现象规律

2、逻辑推理特点：普遍性、可靠性。（但无法给出更本质的解释，且只能描述平均行为，无法描述涨落）▲统计力学（statisticalmechanics）（微观方法）对微观结构提出模型、假设统计方法热现象规律特点：可揭示本质，描述涨落，但受模型局限。热力学系统的各种分类按系统与外界交换特点分：孤立系统：与外界既无能量又无物质交换的系统封闭系统：与外界只有能量交换而无物质交换的系统开放系统：与外界既有能量交换又有物质交换的系统绝热系统：与外界没有热量交换的系统按系统组成的化学成分分：单元系：由一种化学成分组成的系统，如氧

3、气多元系：由多种化学成分组成的系统，如空气按系统组成均匀性分：单相系：由单一均匀成分构成的系统，如水、多相系：由多个均匀成分组合的系统，如水与水蒸汽组合的系统物态热学的两部分内容:(1)热力学：学习静止物体的不同状态、它们的能量差别，状态发生转变的规律等。(为简单起见，忽略与物体运动，几何变形等力学课中相关的东西)。(2)分子运动论：学习分子运动的某些规律和描述方法，以及它们与热力学之间的联系。（分子：指组成物质的微观粒子。）具体内容特点：以气体为主，以气体为例来学习相关概念和原理。其中的一些基本东西是普遍适

4、用的，液体、固体等任何物体都必须遵守它。实际上，历史上热学的建立和发展与这个问题有过密切关系：如何将燃料通过燃烧化学反应放出的"热"更有效地转换为机械能?（即热能←→机械能之间的转换效率。热学因此与“能源”问题关系密切。）平衡态(equilibriumstate):在无外界影响的条件下，系统所有可观察的宏观性质不随时间改变的状态。非平衡态:不具备两个平衡条件之一的系统.设一容器，用隔板将其隔开,当隔板右移时，分子向右边扩散在这过程中，各点密度、温度等均不相同，这就是非平衡态。但随着时间的推移….平衡条件

5、:(1)系统与外界在宏观上无能量和物质的交换，(2)系统的宏观性质不随时间改变。终了(平衡态)扩散(非平衡态)..............................开始隔板..............................抽去隔板...............................需要保温的原因是：系统可能会以你不容易察觉的方式偷偷地通过容器壁与外界交换着某种东西：热=一种能量流动的模式。平衡态：孤立系统所长期维持的状态。孤立：不受干扰，不与系统外的其它物质发生任何关系（发生相互作用

6、，或交换任何东西）。注意：“孤立=无相互作用”，“长期维持的状态”，这两个特色表明，“平衡态”概念与“惯性”运动概念非常相似。实际上，平衡态概念在热学中有着与惯性概念在力学中的同等重要地位。可以说是热学中的“惯性”状态，是个安静老实的状态。？如何实现这个平衡态，比如气体？日常经验告诉我们，除了要把它盖严，让它安静地不受机械扰动外，还需要（1）尽量“绝对”地保温，（2）有时还要耐心地等一段时间τ。（系统从非平衡态过渡到平衡态所经历的时间，叫弛豫时间）实验室里，绝热=保温，最常见的办法是用:杜瓦瓶=开水瓶。因此，

7、“用杜瓦瓶实现绝热”的山寨版说法就是“用开水瓶保温”。（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。（2）平衡态是一种理想概念。两点说明：系统所受外界影响可以略去，宏观性质只有很小变化时，可近似看作是平衡态。系统所受外界影响，且宏观性质不变化时，称系统处于稳定态。热接触：如果两个(或多个)系统之间的器壁不绝热，它们之间可以传热，或导热，则称之为"热接触"。热接触热接触的系统之间可以有能量传递。这种能量的流动方式称作“热量”，以

8、区别于，比如，通过作“功”发生的机械能传递。热平衡多个系统通过热接触实现的总热平衡C物体（平衡态C’）A物体（平衡态A’）B物体（平衡态B’）热接触C物体（平衡态C）A物体（平衡态A）B物体（平衡态B）有三个平衡系统A，B，C让它们热接触，并看作一总系统。总系统达到平衡后，各子系统的状态A’,B’,C’，一般与原来的不同。如果与原来相同，A=A’,B=B’,C=C’,我们称原来的三个系统处于互相平衡