《热力学》课程电子教案（PPT教学课件）绪言

学

1 热 学

绪言 一.热学研究对象及内容 ▲对象:宏观物体(大量分子原子系统) 或物体系一热力学系统 外界系统 外界 ▲内容:与热现象有关的性质和规律 热现鱼宏观上说是与温度有关; 微观上说是与热运动榇。2

2 绪言 一. 热学研究对象及内容 ▲ 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。    微观上说是与热运动有关 。 宏观上说是与温度 有关； 热现象 T 外界 外界 系统

热学的研究方法 ▲热力学( thermodynamics) 宏观基本实验规律 逻辑推理 热现象规律 特点:普遍性、可靠性。 统计力学( statistical mechanics) 对微观结构提统计方法,热现象规律 出模型、假设 特点:可揭示本质,但受模型局限

3 二 . 热学的研究方法 ▲ 热力学（thermodynamics） 宏观基本实验规律 热现象规律 逻辑推理 特点：普遍性、可靠性。 ▲ 统计力学（statistical mechanics） 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，但受模型局限

三.几个概念 1.平衡态( equilibrium state): 在不受外界影响的条件下(与外界无任何 形式的物质与能量交换),系统的宏观性质 不随时间变化的状态(热动平衡)。 要注意区分平衡态与稳定态。 T1 平衡态 稳定态

4 三. 几个概念 1.平衡态（equilibrium state）： 不随时间变化的状态（热动平衡）。 系统的宏观性质 稳定态 T1 T2 在不受外界影响的条件下 形式的物质与能量交换）， （与外界无任何 要注意区分平衡态与稳定态。 平衡态 T1 T1

2宏观量( macroscopic quantity): 表征系统宏观性质的物理量(可直接测量)。 广延量(有累加性):如M, 宏观量 强度量(无累加性):如,T 3微观量( microscopic quantity): 描写单个微观粒子运动状态的物理量(一般 只能间接测量)。如分子的m,,d…

5 宏观量 描写单个微观粒子运动状态的物理量 只能间接测量）。 3.微观量（microscopic quantity）：    强度量（无累加性）：如 ， … 广延量（有累加性）：如 ， ， p T M V E （一般 如分子的 m，v，d…  2.宏观量（macroscopic quantity）： 表征系统宏观性质的物理量（可直接测量）

4物态参量(态参量)( state parameter): 描写平衡态的宏观物理量。 如:气体的p、VT 组态参量描述 个平衡态 对应 5物态方程( equation of state): 态参量之间的函数关系:∫(P,,T=0 理想气体物态方程:pr=mRr M

6 5.物态方程（equation of state）： 态参量之间的函数关系： 理想气体物态方程： f ( p,V,T) = 0 RT M m pV = 4.物态参量（态参量）（state parameter）： 描写平衡态的宏观物理量。 如：气体的 p、V、T 一组态参量 一个平衡态 描述 对应

△第一章温度( Temperature) 热平衡态:两系统热接触下,相当长时间 后达到的共同平衡态。 绝热壁1AB绝热壁 88器 二.温度 导热板 态参量p、VT中,T是热学特有的物理量, 需要在热学中加以定义

7  第一章 温度（Temperature） 两系统热接触下，相当长时间 后达到的共同平衡态。 一. 热平衡态： 二 . 温度 态参量 p、V、T 中，T 是热学特有的物理量， 需要在热学中加以定义。 绝热壁 A B 导热板 绝热壁

实验表明: 若A与C热平衡 同一平衡态,则A与B热平衡 B与C热平衡 即:“分别与第三个系统处于同一热平衡态 的两个系统必然也处于热平衡。” 热平衡定律(热力学第零定律) 定义温度:处于同一热平衡态下的热力学 系统所具有的共同的宏观性质。 切处于同一热平衡态的系统有相同的温度。 温度取决于系统内部的热运动(对质心)状态

8 实验表明： 同一平衡态， 与 热平衡 若 与 热平衡    B C A C 则A与B热平衡。 “分别与第三个系统处于同一热平衡态 — 热平衡定律（热力学第零定律） 的两个系统必然也处于热平衡。” 即： 定义 温度：处于同一热平衡态下的热力学 系统所具有的共同的宏观性质。 一切处于同一热平衡态的系统有相同的温度。 温度取决于系统内部的热运动（对质心）状态

△三.温标( temperature scales) 温标:温度的数值标度。 1理想气体温标: 在>0.5K的范围适用(低压He气)。 定质量的理想气体 T PV 3133 T3=27316K,为水的三相点( triple point) T=273.16

9 △三 . 温标（temperature scales） 为水的三相点(triple point) 一定质量的理想气体： 在 > 0.5K的范围适用（低压3He气）。 1.理想气体温标： 温标：温度的数值标度。 3 p3 V3 pV T T = T3 = 273.16K， 3 3 273.16 p V pV T =

2.热力学温标T:不依赖测温物质及其测温属性, 在理想气体温标有效范围内二者一致。 单位: K(Kelvin),规定:T3=273.16K 3摄氏温标t:t=(T-273.15)°C t3=0.01°C 4华氏温标tp 水的冰点p=32°F tr=(32+-t)°F 5水的沸点p=212F t,=100°F→t=378°C

10 2.热力学温标T： 4.华氏温标 tF ： 3.摄氏温标 t ： 单位：K (Kelvin)，规定：T3=273.16K 在理想气体温标有效范围内二者一致。 t =（T - 273.15） C t3 = 0.01 C ) F 5 9 t = (32 + t  F t F = 100 F → t = 37.8 C    =  =  212 F 32 F F F t t 水的沸点 水的冰点 不依赖测温物质及其测温属性