大学物理热力学基础ppt课件.ppt

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1、第11章热力学基础风力发电为了环境不受污染，也为解决一次性能源大量消耗终将导致枯竭的危险，人们在不断的寻求新能源。目前全球风力发电装机容量已超过13932MW教学安排（1）内容热学、机械振动、机械波、波动光学、量子物理基础力学、狭义相对论、电磁学（2）答疑地点：中2-3218（答疑室）时间：周一~周四（晚上7：300~10：00）（第二周开始）（3）作业（4）物理竞赛（大约在12周进行）一、热学的研究对象§11.1热力学的研究对象和研究方法热现象：与温度有关的物理现象.热学：研究热现象的理论例如：（与温度有关的物理性质及状态的变化）气体的

2、受热膨胀物质的三态变化金属零件的热处理（淬火、退火）温度：是热学中所引入的物理量.宏观-----冷热程度微观-----物质内部微观粒子热运动的剧烈程度与物质内部的微观粒子热运动有关的物理现象.半导体器件的散热二、热学的研究方法热现象：与温度有关的物理现象（宏观——宏观量）宏观：P随温度T的变化与微观粒子的热运动有关的物理现象（微观——微观量）.例如气体微观：x（实验）热学有两种研究方法,并形成了对应的两个理论.气体模型微观粒子力学原理统计平均宏观方法(宏观理论)------热力学（通过观察、实验总结归纳）.微观方法(微观理论)----

3、--统计物理学或统计力学.三、气体动理论(微观理论)的基本观点1.分子的观点（组成）2.热运动的观点（与温度相关）3.分子力的观点（电作用力）4.统计平均的观点（统计规律）由大量微观粒子所构成的系统遵循统计规律.§11.2平衡态与准静态过程理想气体状态方程热力学系统：热力学所研究的具体对象，简称系统.★热力学中的常见名词：加热系统外界(环境）：系统以外的部分。系统与外界有相互作用例如：热传递、作功、质量交换孤立系统：不受外界影响。绝热系统：与外界无热量交换。热力学系统都是由大量分子组成的系统（气、液、固）最简单的热力学系统是作功外界气体系

4、统。一、气体的状态参量1.状态参量:描述系统状态的物理量.2.气体的状态参量：(p,V,T)说明：①几何参量……②力学参量……③热学参量(温度T)……热力学第零定律热平衡ABBTA>TBTA1=TB1ABC温度测量TA=TCTB=TCTA=TB温度计测量方法Tmax=108KTmin=2x10-8KTHEl=4KTNl=77KTsunin=107KTsuns=6000K接触式测温的依据温度测量（接触式）：温度计——测温物质+温标温标：热力学温标、摄氏温标和华氏温标（欧美）温标：273.16K0.01℃-32.02F°-273.15℃-45

5、9.67F°0K(热力学温标、摄氏温标和华氏温标的对应关系)水的三相点P=610.6Pa相图—相变系统二、平衡态1.平衡态与状态参量2.平衡态定义：在不受外界影响的条件下，系统各部分的宏观性质不再随时间变化的状态。①平衡态是一种宏观效果，是一种热动平衡。说明：②平衡态与外界影响的关系系统③平衡态时系统各部分的宏观性质不一定相同外界影响孤立系统④外界影响T2⑤平衡态时系统内各不存在宏观量的流（可作为判据）（温度均匀）⑥平衡态时的气体系统：T1T1>T2若没有外场影响，则系统各部分性质均匀稳态三、准静态过程讨论：过程与平衡态1.热力学过程：1

6、2212.准静态过程：无限缓慢进行的过程是准静态过程,准静态过程是理想过程.4.实际过程的处理准静态过程过程进行时间Δt>>弛豫时间τ例如实际汽缸的压缩过程3.准静态过程的特点：可用状态参量的变化描述过程。中间状体是否是平衡态？是否有可能？在过程进行的每一时刻，系统都无限地接近平衡态，这样的过程称作准静态过程。系统从某状态开始经历一系列的中间状态到达另一状态的过程，简称过程。τ=10-3~10-2s~T？四、理想气体的状态方程气体的状态方程理想气体的状态方程混合气体的理想气体的状态方程说明：①只适用于平衡态；②只与状态有关，与过程无关。③

7、系统的一个平衡态可在(p,V)上可用一个点表示。（p1,V1）pVpV★过程曲线（过程方程）等压过程方程：p=C(恒量)等容过程方程：V=C(恒量)Q等温过程方程：T=C(恒量)或pV=(恒量)T准静态过程12Qm五、实际气体的状态方程理想气体适用范围：温度不太低、压强不太大.范德瓦尔斯方程（1mol）：实际气体CO2的等温线范德瓦耳斯等温线（a,b是与气体有关的范德瓦尔斯修正量，由实验确定）pOV48℃13℃CBAA'B'48.1℃31.1℃21℃13℃p/105Pa液液汽共存气ACB73.246.52.17×10-3比容v/(m3/k

8、g)汽31.05℃TCO2=31.05℃TH2O=401℃TN2=－147.15℃§11.3功、热量、内能热力学第一定律一.功、热量、内能1.功与内能的关系F对系统作绝热功：AQ结论：若初末态