大学物理热学课件

大学物理热学课件

一、概述

热学是物理学的一个重要分支，它研究的是热现象的本质和规律。在大学物理课程中，热学通常被安排在力学、电磁学等章节之后，作为物理学基础理论的一部分。本课件将围绕热学的核心概念和原理，介绍热力学第一定律、热力学第二定律、分子运动论以及热辐射等基本内容。

二、教学目标

通过本课件的学习，学生应能理解并掌握热学的基本概念和原理，了解热现象的本质和规律，为后续的物理学学习和实际应用打下坚实的基础。同时，本课件还将培养学生的科学思维能力和实验技能，提高他们的科学素养和创新意识。

三、教学内容及教学方法

1、热力学第一定律

热力学第一定律即能量守恒定律，是研究热现象中能量转换与传递的基础。通过实例分析和数学推导，使学生明确能量守恒定律的内涵和

应用，掌握热力学能、热量、功等基本概念及它们之间的转换关系。教学方法：理论讲解、实例分析、数学推导。

2、热力学第二定律

热力学第二定律指出，在自发过程中，热量总是从高温物体传向低温物体，而不能反过来。本部分将介绍热力学第二定律的内涵和应用，使学生明确熵的概念和物理意义，了解热现象的方向性和能量耗散的本质。

教学方法：理论讲解、实例分析、实验演示。

3、分子运动论

分子运动论是研究物质微观结构及其运动规律的理论。本部分将介绍分子运动的基本规律和统计方法，使学生了解气体、液体和固体的基本性质及其微观解释。

教学方法：理论讲解、动画演示、实验演示。

4、热辐射

热辐射是一种以电磁波形式传递热量的现象。本部分将介绍热辐射的

基本原理和计算方法，使学生了解黑体辐射的规律和物理意义，理解光谱辐射效率和辐射温度等概念。

教学方法：理论讲解、实例分析、数学推导。

四、教学环节设计

本课件将按照以下环节进行教学设计：

1、导入新课：通过实际生活中的例子或实验现象引出本堂课的核心概念和问题；

2、理论讲解：对基本概念和原理进行深入剖析，帮助学生理解物理意义和数学表达；

3、实例分析：通过典型例题的分析和求解，使学生掌握基本概念和原理的应用技巧；

4、实验演示：通过实验现象的观察和分析，加深学生对基本概念和原理的理解；

5、课堂讨论：组织学生进行小组讨论，交流学习心得和解决问题的方法；

6、课堂互动：设置问题引导学生思考和提问，及时反馈教学效果；

7、课后作业：布置相关练习题和思考题，巩固课堂所学知识并拓展思维。

大学物理热学小结

一、热力学基本概念

热力学是研究物质在热运动和热效应方面的物理性质和规律的学科。它主要研究物质的温度、压力、体积等变量之间的关系，以及这些变量与能量、熵等热力学量之间的关系。

二、热力学第一定律

热力学第一定律是能量守恒定律在热力学中的具体体现。它指出，能量不能被创造或消失，只能从一种形式转化为另一种形式。在封闭系统中，能量总是保持平衡，无论系统内的物质如何变化。

三、热力学第二定律

热力学第二定律指出，热量不能自发地从低温物体传导到高温物体。这是自然界的熵增原理，意味着自然界总是朝着增加混乱度的方向发展。

四、热力学第三定律

热力学第三定律指出，绝对零度不能达到。这意味着所有物质都有其最低可能的能量状态，而这个状态不能被超越。这个定律是热力学的一个基本限制，也是宇宙学研究的一个重要基础。

五、理想气体和真实气体

理想气体是一种理想化的物理模型，它假设气体分子之间没有相互作用力，只有平动运动。真实气体则是在实际中存在的气体，它们受到分子间相互作用力的影响，其行为与理想气体有所不同。

六、气体的状态方程

气体的状态方程是描述气体状态变量之间关系的方程。对于理想气体，其状态方程为PV=nRT，其中P是压力，V是体积，n是物质的量，R

是气体常数，T是温度（以开尔文为单位）。对于真实气体，其状态方程需要进行修正以考虑分子间相互作用力的影响。

七、热容和焓

热容是描述物质在温度变化时吸收或释放热量的性质的物理量。对于理想气体，其定容热容和定压热容是不同的。焓是描述物质在定压下

吸收或释放热量的物理量，它等于物质的内能加上压力乘以其体积的变化量。

八、熵和热力学过程

熵是描述系统混乱度或无序度的物理量。在热力学中，熵的变化通常被用来判断一个过程是否可以进行。如果一个过程的熵增加，那么这个过程就可以进行。相反，如果一个过程的熵减少，那么这个过程就不能进行。

大学物理热学复习题

一、选择题

1、以下哪个现象不属于热现象？

A.热传导

B.热胀冷缩

C.热辐射

D.热力发电

2、下列哪个物质具有较高的比热容？

A.水

B.金属

C.空气

D.木材

3、理想气体状态方程是？

A.PV=nRT

B. PV=nRT/V

C. PV=CT2

D. PV=nRT/2

4、在等温过程中，下列哪个说法是正确的？

A.系统吸收的热量等于系统放出的热量

B.系统吸收的热量大于系统放出的热量

C.系统吸收的热量小于系统放出的热量

D.以上说法都不正确

5、对于热力学第一定律，下列哪个说法是正确的？

A.热力学第一定律只适用于封闭系统，不适用于开放系统。

B.热力学第一定律只适用于孤立系统，不适用于封闭系统。

C.热力学第一定律只适用于理想气体系统，不适用于固体系统。

D.热力学第一定律只适用于线性变化，不适用于非线性变化。

二、简答题

1、请简述热力学第二定律的基本内容，并解释其意义。

2、请说明理想气体状态方程中各物理量的含义及其相互关系。

3、请解释一下什么是系统的内能，并说明内能与其他形式的能量有

何不同。

4、请简述热力学第一定律的基本内容，并解释其物理意义。

大学物理热学总结

一、热学的基本概念

热学是一门研究物质在热状态下的性质和规律的学科。它涉及到温度、热量、内能、热力学第一定律和第二定律等多个概念。

1、温度：温度是表示物体冷热程度的物理量，是热学中最基本的概念之一。在热力学中，温度被视为物体分子热运动的平均动能的标志。

2、热量：热量是指系统与外界之间由于温度差而传递的能量。在热力学中，热量是一个过程量，表示能量传递的多少。

3、内能：内能是物体内部所有分子热运动的动能和分子势能的总和。内能是状态量，表示物体内部能量的总和。

4、热力学第一定律：热力学第一定律是指能量守恒定律在热力学中的表现形式。它表明，在一个封闭系统中，总能量（内能、势能和动能）保持不变。

5、热力学第二定律：热力学第二定律是指热量只能自发地从高温物体传递到低温物体，而不能反过来传递。这个定律表明了自然界的不可逆性，是热学中的一个重要概念。

二、热力学第一定律

热力学第一定律是指能量守恒定律在热力学中的表现形式。它表明，在一个封闭系统中，总能量（内能、势能和动能）保持不变。在具体形式上，它表述为：ΔU = Q + W。其中ΔU表示系统内能的改变量，Q表示系统吸收的热量，W表示系统对外做的功。这个公式说明，系

统的内能增量等于系统吸收的热量和系统对外做的功之和。

三、热力学第二定律

热力学第二定律是指热量只能自发地从高温物体传递到低温物体，而不能反过来传递。这个定律表明了自然界的不可逆性，是热学中的一个重要概念。在具体形式上，它表述为：不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功，而不引起其他变化。这个定律说明，能量的转化是有方向性的，是不可逆的。

四、热力学第三定律

热力学第三定律是指绝对零度无法达到的理论。这个定律表明，在绝对零度下，任何物质的分子和原子都将停止运动，从而达到最低的温度极限。然而，由于宇宙中不存在真正的真空状态，因此绝对零度无法被实际达到。

大学物理物理知识点总结

一、导论

大学物理是物理学的基础学科，主要涉及经典力学、电动力学、热力学、相对论和量子力学等方面的知识。在学习大学物理的过程中，我们需要注意以下几个方面：

1、物理概念：理解并掌握基本物理概念，如力、速度、加速度、电场、磁场、能量等。

2、物理定律：熟悉并掌握基本物理定律，如牛顿运动定律、动量守恒定律、能量守恒定律、欧姆定律等。

3、数学工具：掌握数学工具，如微积分、矢量运算、矩阵运算等，以便更好地解决物理问题。

4、实验技能：掌握基本的实验技能，如测量、误差分析、数据处理等。

二、力学

1、牛顿运动定律：理解并掌握牛顿运动定律，包括惯性定律、加速度定律和作用与反作用定律。

2、动量守恒定律：理解并掌握动量守恒定律，知道动量守恒的条件和适用范围。

3、能量守恒定律：理解并掌握能量守恒定律，知道能量守恒的条件和适用范围。

4、角动量守恒定律：理解并掌握角动量守恒定律，知道角动量守恒

的条件和适用范围。

5、万有引力定律：理解并掌握万有引力定律，知道万有引力的产生原因和计算方法。

三、电动力学

1、电场：理解并掌握电场的概念、性质和计算方法。

2、磁场：理解并掌握磁场的概念、性质和计算方法。

3、电磁感应：理解并掌握电磁感应的概念、原理和计算方法。

4、麦克斯韦方程组：理解并掌握麦克斯韦方程组的意义和内容。

四、热力学

1、热力学第一定律：理解并掌握热力学第一定律的内容和意义。

2、热力学第二定律：理解并掌握热力学第二定律的内容和意义。

3、熵的概念：理解并掌握熵的概念和物理意义。

五、相对论与量子力学初步

1、相对论基础：理解并掌握相对论的基本原理和概念，如同时性、

相对性、光速不变原理等。

2、量子力学初步：理解并掌握量子力学的基本原理和概念，如波粒二象性、量子态、测不准原理等。

3、量子力学应用初步：了解量子力学在化学、材料科学、信息科学等领域的应用。

大学物理课件7相对论

一、相对论的基本原理

相对论是物理学中一个非常重要的理论，它是由爱因斯坦在20世纪初提出的。相对论的基本原理包括两个部分：狭义相对论和广义相对论。

狭义相对论的基本原理是：所有惯性参照系都是等效的，没有一个惯性参照系可以被优先选择。这个原理表明，时间和空间是相对的，而不是绝对的。在高速运动的情况下，时间和空间都会发生变化。

广义相对论的基本原理是：所有非平直的时空都是弯曲的，而物质的存在会导致时空弯曲。这个原理表明，物质和质量是相互的，而且它们会对时间和空间产生影响。

二、相对论的公式和定理

相对论有很多重要的公式和定理，其中最著名的可能是质能方程

E=mc²。这个公式表明，质量和能量之间可以相互转化，而且它们的关系是密不可分的。

相对论还引入了一些新的概念，例如四维时空、洛伦兹变换等。这些概念和公式一起构成了相对论的基本框架。

三、相对论的意义和应用

相对论的提出是物理学史上的一个里程碑，它对现代物理学的发展产生了深远的影响。相对论的意义不仅在于它的理论贡献，更在于它的应用价值。

例如，在宇宙学中，广义相对论被用来解释宇宙的膨胀和黑洞的存在；在核能领域，质能方程被用来解释核反应和核裂变的过程；在通信领域，相对论也被用来解释光在介质中的传播和无线电信号的传输。

相对论是一个非常重要的理论，它不仅改变了我们对时间和空间的认识，也为我们提供了很多实用的应用。

热学-兰州大学物理学院

热学课程教学大纲 一、课程说明 课程名称：热学 所属专业：物理学专业本科学生 课程性质：大类平台课程 学分：3分 主要先修课程和后续课程： （1）先修课程：高等数学，力学。 （2）后续课程：热力学与统计物理，电磁学，原子物理学，固体物理。 课程简介、目标与任务： “普通物理学”课程是理科物理类专业的重要基础课，由力学、热学电磁学、光学和原子物理学这五个部分组成。各个部分单独设课，“热学”是其中继“力学”后的第二门课程。 “普通物理学”课程的“目的是使学生系统地了解和掌握物理学的基本概念、基本原理、基本知识、基本思想“和方法，以及它们的实验基础；了解物理学的发展方向及物理学与其它自然科学和社会科学等的关系；培养学生进一步学好物理学的兴趣，提高学生的自学能力、分析和解决问题的能力；逐步帮助学生建立科学的自然观、世界观和方法论。” “热学”课程在物理类专业一年级第二学期开设。通过“热学”课程的学习，使学生认识物质热运动形态的特点、规律和研究方法，深刻地理解热运动的本质，较为系统地掌握热力学、气体动理论和物性学的基础知识，能独立解决今后学习中遇到的一般热学问题，为进一步学习电磁学、原子物理学、理论物理热力学和统计物理等后续课程打下良好的基础。 教材：《热学》（第二版），李椿等编，高等教育出版社，2008 主要参考书： 1. 《热学》（第二版）习题分析与解答，宋峰常树人编，高等教育出版社，2010 2. 《热学》（第二版）常树人编，南开大学出版社，2009 2.《热学教程》，包科达编，科学出版社，2007 3. 《热学》（第二版），张玉民编，科学出版社，2006 4.《新概念物理教程·热学》（第二版），赵凯华等编，高等教育出版社，2005 5.《普通物理学教程·热学》（第二版），秦允豪编，高等教育出版社，2004

大学物理课件：第五章学物理第五章总结

大学物理课件：第五章学物理第五章总结 热力学基础一、基本要求1．掌握功、热量、内能的概念，理解准静态过程。 2．掌握热力学第一定律，能分析、计算理想气体等值过程和绝热过程中功、热量、内能的改变量。 3．掌握循环过程和卡诺循环等简单循环效率的计算。 4．了解可逆过程和不可逆过程。 5．理解热力学第二定律及其统计意义，了解熵的玻耳兹曼表达式及其微观意义。 二、基本内容1. 准静态过程过程进行中的每一时刻，系统的状态都无限接近于平衡态。 准静态过程可以用状态图上的曲线表示。 2. 体积功功是过程量。 3. 热量系统和外界之间或两个物体之间由于温度不同而交换的热运动能量。热量也是过程量。 4. 理想气体的内能式中为气体物质的量，为摩尔气体常量。内能是状态量，与热力学过程无关。 5. 热容定体摩尔热容定压摩尔热容迈耶公式比热容比6．热力学第一定律（微分形式）7．理想气体热力学过程主要公式（1）等体过程体积不变的过程，其特征是体积=常量。 过程方程： 常量系统对外做功： 系统吸收的热量： 系统内能的增量： （2）等压过程压强不变的过程，其特征是压强=常量。 过程方程： 常量系统对外做功：

系统吸收的热量： 系统内能的增量： （3）等温过程温度不变的过程，其特征是温度常量。 过程方程： 常量系统内能的增量： 系统对外做功： 系统吸收的热量： （4）绝热过程不与外界交换热量的过程，，其特点是。 过程方程： 常量系统吸收的热量： 系统内能的增量： 系统对外做功： 或8. 循环过程系统由某一平衡态出发，经过一系列变化过程又回到原来平衡态的整个过程叫做循环过程（简称循环）。其特点，准静态循环在图上用一条闭合曲线表示。 正循环：系统从高温热源吸热，对外做功，向低温热源放热。效率为逆循环：也称制冷循环，系统从低温热源吸热，接受外界做功向高温热源放热。制冷系数9. 卡诺循环系统只和两个恒温热源进行热交换的准静态循环过程。 正循环的效率制冷系数10. 可逆和不可逆过程一个系统，由某一状态出发，经过某一过程到达另一状态，如果存在另一过程，它能使系统和外界完全复原，则原来的过程称为可逆过程； 反之，如果用任何方法都不能使系统和外界完全复原，则称为不可逆过程。 各种自然宏观过程都是不可逆的，且各种不可逆性之间是相互沟通的。 11. 热力学第二定律克劳修斯表述：热量不能自动地由低温物体传向高温物体。 开尔文表述：其唯一效果是热全部转变为功的循环过程是不可能

大学物理(近代)(下)热学和原子物理学

《大学物理(近代)(下)——热学和原子物理学》 课程教学大纲 一、《大学物理(近代)(下)——热学和原子物理学》课程说明 （一）课程代码：08131002 （二）课程英文名称：College Physics(Modern)II （三）开课对象：应用物理学和材料物理专业本科学生 （四）课程性质 热学是应用物理学和材料物理专业一门必修的专业基础课，是普通物理学的一个重要组成部分。由于热学研究对象的普遍性和研究方法的特殊性，使它在物理学体系和科技领域中都具有重要的地位和作用。本课程的目的在于使学生系统掌握热现象和热运动的基本概念和基本规律，并能灵活运用。其前导课程是《高等数学》和《力学》。 原子物理学是物理学专业一门必修的专业基础课。该课程使物理专业学生开始接触近代物理的知识，是引导学生从经典物理进入近代物理的桥梁。本课程的目的在于使学生系统掌握物质微观世界的基本概念、基本原理和基本规律，掌握原子和原子核的结构、运动规律和研究方法。其前导课程是《高等数学》和普通物理其他课程（主要包括《力学》、《电磁学》和《光学》）。 （五）教学目的 通过热学的学习，使学生系统地掌握热学的基本概念和基本原理，认识物质热运动形态的特点、规律和研究方法，建立起鲜明的热物理图象，了解统计规律及其基本特征，学会应用统计方法揭示出宏观热力学系统中热现象的微观本质；掌握热力学基本概念和基本定律，并能灵活地加以应用，较深刻地理解中学物理教材中热学部分的内容，为进一步学习原子物理、理论物理概论、固体物理、材料物理等后续课程打下坚实的基础。 通过原子物理学的学习，结合有关物理学史的介绍，使学生了解如何由分析物理实验结果出发，建立物理模型，从而构建物理理论体系的过程，了解人们的认识在从宏观延伸到微观的过程中所做的努力。掌握近代物理关于微观世界的重要概念和基本原理，了解物质的微观结构及其运动规律，使学生建立丰富的微观世界的物理图象和物理概念，深刻理解经典物理在解释原子结构时所遇到的极大困难以及描述微观世界物质结构和运动规律的半经典理论的主要内容和它的成功与不足，掌握半经典理论的一些处理问题的主要方法，并能利用这些方法解决具体问题，了解原子物理学对现代科学技术的重大影响和各种应用，培养学生分析问题和解决问题的能力，为今后学习理论物理概论、固体物理等后续课程打下良好的基础。 在教学中要使学生适当了解正在发展的与本课程有关的学科前沿，丰富学生的物理知识，扩大视野，引导学生乐于思考，勇于探索发现，从而培养其良好的科学素质，为今后从事物理教学、科学研究和技术工作打下扎实的理论基础。 （六）教学内容 《热学》课程教学内容分为分子动理学理论和热力学两大部分，主要包括热力学系统的平衡态、物态方程、温度、分子动理学理论的平衡态理论、输运现象与分子动理学理论的非平衡态理论、热力学第一定律、热力学第二定律与熵等几个部分。 《原子物理学》课程教学内容主要包括原子的基本状况、原子的能级和辐射、碱金属原子和电子自旋、多电子原子、原子的壳层结构、X射线、原子核等几个部分。 以上教学内容将通过教学的各个环节使学生达到各章中所提出的基本要求，同时必须注重习题课，讲授时要特别注意国家颁布的法定计量单位和符号的规范使用。 （七）教学时数、学分数及教学时数具体分配 教学时数：72学时，其中《热学》24学时，《原子物理学》48学时。 学分数：4学分

(完整word版)南京大学《物理化学》每章典型例题课件

第一章 热力学第一定律与热化学 例题1 1mol 理想气体于27℃ 、101325Pa 状态下受某恒定外压恒温压缩到平衡，再由该状态恒容升温到97 ℃ ,则压力升到1013.25kPa 。求整个过程的W 、Q 、△U 及△H 。已知该气体的C V ,m 恒定为20.92J •mol -1 •K -1 。 解题思路：需先利用理想气体状态方程计算有关状态： (T 1=27℃， p 1=101325Pa ，V 1）→(T 2=27℃, p 2=p 外=?，V 2=？) →(T 3=97℃, p 3=1013.25kPa ，V 3= V 2） 例题2水在 -5℃ 的结冰过程为不可逆过程，计算时要利用0℃ 结冰的可逆相变过程,即 H 2O （l ，1 mol ，-5℃ ,θp ） 2O(s ，1 mol ，-5℃，θp ） ↓△H 2 ↑△H 4 H 2O （l,1 mol ， 0℃，θp 2O （s ，1 mol ，0℃,θ p ） ∴ △H 1=△H 2＋△H 3＋△H 4 例题3 在 298。15K 时，使 5。27 克的甲醇(摩尔质量为32克） 在弹式量热计中恒容燃烧,放出 119。50kJ 的热量。忽略压力对焓的影响。 （1) 计算甲醇的标准燃烧焓 θm c H ∆. (2) 已知298.15K 时 H 2O （l) 和CO 2(g ）的标准摩尔生成焓分别为－285.83 kJ·mol －1 、－393.51 kJ·mol －1 ，计算CH 3OH(l)的θm f H ∆。 （3) 如果甲醇的标准蒸发焓为 35。27kJ·mol －1 ，计算CH 3OH （g) 的θ m f H ∆。 解：(1） 甲醇燃烧反应：CH 3OH （l ） + 2 3 O 2(g) → CO 2（g ） + 2H 2O(l ） Q V =θ m c U ∆=－119.50 kJ/（5。27/32)mol =－725.62 kJ·mol －1 Q p =θm c H ∆=θ m c U ∆+ ∑RT v )g (B = (－725。62－0.5×8。3145×298.15×10－3 )kJ·.mol －1 =－726。86 kJ·mol －1 (2） θm c H ∆=θm f H ∆(CO 2） + 2θm f H ∆(H 2O )－θ m f H ∆ [CH 3OH(l)］ θm f H ∆［CH 3OH （l)] =θm f H ∆ （CO 2） + 2θm f H ∆ （H 2O ）－θm c H ∆ = ［－393。51+2×（－285.83)－（－726。86) ] kJ·mol －1 =－238.31 kJ·mol －1 (3) CH 3OH (l ） →CH 3OH （g) ，θ m vap ΔH = 35。27 kJ·。mol －1

大学物理热学总结

大学物理热学总结 ( 注：难免有疏漏和不足之处，仅供参考。 教材版本：高等教育出版社《大学物理学》) 热力学基础 1、体积、压强和温度是描述气体宏观性质的三个状态参量。 ①温度：表征系统热平衡时宏观状态的物理量。摄氏温标，t 表示，单位摄氏度（℃）。热力学温标，即开尔文温标，T 表示，单位开尔文，简称开（K ）。 热力学温标的刻度单位与摄氏温标相同，他们之间的换算关系： T /K=273.15℃+ t 温度没有上限，却有下限，即热力学温标的绝对零度。温度可以无限接近0K ，但永远不能达到0K 。 ②压强：气体作用在容器壁单位面积上指向器壁的垂直作用力。单位帕斯卡，简称帕（Pa ）。其他：标准大气压（atm ）、毫米汞高（mmHg ）。 1 atm =1.01325×105 Pa = 760 mmHg ③体积：气体分子运动时所能到达的空间。单位立方米（m 3）、升（L ） 2、热力学第零定律：如果两个热力学系统中的每一个都与第三个热力学系统处于热平衡，则这两个系统也必处于热平衡。 该定律表明：处于同一热平衡状态的所有热力学系统都具有一个共同的宏观特征，这一特征可以用一个状态参量来表示，这个状态参量既是温度。 3、平衡态：对于一个孤立系统（与外界不发生任何物质和能量的交换）而言，如果宏观性质在经过充分长的时间后保持不变，也就是系统的状态参量不再岁时间改变，则此时系统所处的状态称平衡态。 通常用p —V 图上的一个点表示一个平衡态。（理想概念） 4、热力学过程：系统状态发生变化的整个历程，简称过程。可分为： ①准静态过程：过程中的每个中间态都无限接近于平衡态，是实际过程进行的无限缓慢的极限情况，可用p —V 图上一条曲线表示。 ②非准静态过程：中间状态为非平衡态的过程。 5、理想气体状态方程: 一定质量的气体处于平衡态时，三个状态参量P.V .T 存在一定的关系，即气体的状态方程()0,,=T V P f 。 理想气体p 、V 、T 关系状态方称2 22111T V P T V P =，设质量m ，摩尔质量M 的理想气体达标准状态，有 00000T V P M m T V P T PV m == 令00/T V P R m =,则有理想气体状体方程 RT M m PV = 式中1131.8--??=K mol J R ，为摩尔气体常量。

大学物理《热学》第二版李椿 第二章 气体分子运动论的基本概念

第二章 气体分子运动论的基本概念 2-1 目前可获得的极限真空度为10-13mmHg 的数量级，问在此真 空度下每立方厘米内有多少空气分子，设空气的温度为27℃。 解： 由P=n K T 可知 n =P/KT= ) 27327(10 38.110 33.1101023 2 13+?????-- =3.21×109(m –3 ) 注：1mmHg=1.33×102N/m 2 2-2 钠黄光的波长为5893埃，即5.893×10-7m ，设想一立方体 长5.893×10-7m ， 试问在标准状态下，其中有多少个空气分子。 解：∵P=nKT ∴PV=NKT 其中T=273K P=1.013×105N/m 2 ∴N= 6 23 3 7 5 105.5273 10 38.1) 10 893.5(10013.1?=?????= --KT PV 个 2-3 一容积为11.2L 的真空系统已被抽到1.0×10-5mmHg 的真空。为了提高其真空度，将它放在300℃的烘箱内烘烤，使器壁释放出吸附的气体。若烘烤后压强增为1.0×10-2mmHg ，问器壁原来吸附了多少个气体分子。 解：设烘烤前容器内分子数为N 。，烘烤后的分子数为N 。根据上题导出的公式PV = NKT 则有： )( 01 1 01 1101T P T P K V KT V P KT V P N N N - = -= -=? 因为P 0与P 1相比差103 数量，而烘烤前后温度差与压强 差相比可以忽略，因此 0T P 与 1 1T P 相比可以忽略

18 23 2 2 3 1 110 88.1) 300273(1038.110 33.110 0.110 2.11??+???????= ? = ?---T P K N N 个 2-4 容积为2500cm 3 的烧瓶内有1.0×1015 个氧分子,有 4.0×1015个氮分子和3.3×10-7g 的氩气。设混合气体的温度为150℃,求混合气体的压强。 解：根据混合气体的压强公式有 PV=（N 氧+N 氮+N 氩）KT 其中的氩的分子个数： N 氩= 15 23 10 010 97.410 023.640 10 3.3?=???= -N M 氩 氩 μ（个） ∴ P=（1.0+4.0+4.97） 10 15 2 23 10 33.22500 423 10 38.1--?=??? Pa 41075.1-??mmHg 2-5 一容器内有氧气，其压强P=1.0atm,温度为 t=27℃，求 (1) 单位体积内的分子数： (2) 氧气的密度； (3) 氧分子的质量； (4) 分子间的平均距离； (5) 分子的平均平动能。 解：(1) ∵P=nKT ∴n= 25 23 5 10 45.2300 10 38.110013.10.1?=????= -KT P m -3 (2) l g RT P /30.1300 082.0321=??= = μρ

大学物理——力学与热学

大学物理——力学与热学 一、力学 力学是研究物体运动的科学。它是理解自然界中运动物体和物体相互作用的一门基础学科。力学主要有牛顿力学、拉格朗日力学和哈密顿力学等分支。 1. 牛顿定律 牛顿定律是力学的基本定律之一。它阐述了物体受力时的运动状态、物体的加速度与其所受的力成正比，与质量成反比。具体而言，第一定律指出当物体外力合成等于零时，它将保持静止或匀速直线运动，第二定律指出物体在外力作用下的加速度与所受的力成正比，反比于物体的质量，第三定律指出相互作用的两个物体之间的作用力大小相等、方向相反。 2. 动量 动量是物体的运动状态的量度。它等于物体的质量乘以速度，即p=mv。在力学中，动量守恒定律指出，在没有外力作用时，物体的总动量保持不变。这个定律被应用在许多物理现象中，例如碰撞、爆炸等。 3. 能量 能量是物理学中一个非常重要的概念，也是力学中的一个基本量。它是系统能够执行运动或产生热的能力的度量。更具体地

说，它是物体由运动或位置所储存的能力。在力学中，系统能量守恒定律在分析许多力学问题时均具有极其重要的意义。 二、热学 热学是研究热现象的学科。它与物质的热力学、热传递和热力学平衡等密切相关。热学是一个具有广泛应用的学科，涵盖了热能转换、热传递、热力学平衡以及热力学循环等各个方面。 1. 热力学第一定律 热力学第一定律-能量守恒定律阐述了能量不能被创造或摧毁，只能转换形式的原则。换句话说，任何一个封闭系统内的总能量都是保持恒定的。这个定律对各种能量转换过程具有普遍意义，并且在自然界中广泛应用。 2. 热力学第二定律 热力学第二定律是热力学的一项基本定律。它阐述了热的不可逆性。即热永远不会自行从低温物体转移到高温物体，在热发动机等各种不可避免的能量转换过程中，总会有一部分能量被“浪费”成为无用的热。 3. 热力学第三定律 热力学第三定律是也是热学的一个基本定律。该定律阐述了当温度趋近绝对零度时，熵趋向一个定值的特征。其中的熵是一种与能量结合的物理量，能够描述系统的混乱程度。热力学第

大学物理学热学第2册教学设计

大学物理学热学第2册教学设计 1. 引言 大学物理学热学是物理学中的一门重要学科，它是关于物体温度、热量、热功、热力学第一、第二定律及其应用的基本理论，是研究物体热现象的基础。本文以大学物理学热学第2册为基础，探讨教学设计中的一些关键问题。 2. 教学目标 大学物理学热学第2册主要涵盖了等温、等压、等焓过程和热力学公式的推导 等知识。通过本课程的学习，学生应该掌握以下知识和技能： •理解热力学基本概念和基本定律； •熟练掌握热力学公式的应用； •能够运用热力学原理解决实际问题。 3. 教学内容 3.1 热力学基本概念 热力学是研究物质的热现象和热效应的科学，本节主要介绍热力学的基本概念 和基本定律，包括： •状态、状态参量和过程； •热力学第一定律； •热力学第二定律。 3.2 热力学公式的应用 本节主要介绍热力学公式的应用，包括： •等温过程；

•等压过程； •等焓过程。 3.3 热力学循环 本节主要介绍热力学循环相关的知识，包括： •卡诺循环； •柴油循环； •奥托循环； •斯特林循环。 4. 教学方法 4.1 课堂讲授 采用仪器展示、黑板板书等形式，具体包括： •在黑板上讲解各种热力学定律； •借助实验教具展示热力学现象； •让学生亲自操作实验仪器，进行实验。 4.2 报告演讲 让学生自己编写热力学相关问题的文献报告和演讲，有助于学生更好地掌握热力学的基本原理和公式。 4.3 小组讨论 在课堂讲授结束后，安排一定的小组讨论时间，让学生彼此交流讨论。 5. 教学评价 评价方法主要采用能力综合评价和过程评价，包括课堂表现、考试成绩、作业质量以及课外实践表现等。

大学物理 热力学循环

热力学循环（thermodynamic cycle） 基本定义 热力学系统经过一系列传递热量并做功的热力学过程组成的集合，通过压强、温度等状态变量的变化，最终使热力学系统回到初始状态，又称循环过程。热力学第一定律指出在一个循环中输入的净热量总等于输出的净功。过程可重复的特性使得系统能够被连续操作，从而热力学循环是热力学中一个很重要的概念。在实际应用中，热力学循环经常被看作是一个准静态过程并被当作实际热机和热泵的工作模型。例如热机工作时，其中的工作物质即通过一系列的状态变化，把从高温热源吸取热量的一部分转变为机械功，将一部分废热排放到低温热源，而工作物质本身又回复到原来的状态。由于热机要不断地工作，其中的工作物质就必须周而复始地进行这种循环过程，以不断地从热源吸取热量并对外作功。 一个热力学循环（斯特灵循环）的P－V图卡诺循环的P－V图 在P－V图上热力学循环可表示为一个闭合曲线，P－V图的Y轴表示压强，X轴表示体积，则闭合曲线所包围的面积等于过程所做的功，不过在循环过程中系统的内能是变化的，只是当每一次循环结束时系统内能会回到初始值。 一个理想热机的循环示意图（箭头指向顺时针方向） 热力学循环的类型 理论上一个热力学循环由三个或多个热力学过程组成，这些过程可以为： 等温过程（温度恒定，即使伴随有吸热或放热过程），等压过程（压强恒定），等容过程（体积恒定），绝热过程（系统与外界无热交换），等熵过程（可逆绝热过程），等焓过程（焓保持恒定） 两种主要的热力学循环类型是热机循环和热泵循环。热机循环将输入的部分热量转化为

输出的机械功，而热泵循环通过输入的机械功将热量从低温传向高温。如果组成循环的全部过程都是可逆的，则称此种循环为可逆循环；如果过程中的任一部分或全部是不可逆的，则称此种循环为不可逆循环。热机循环将输入的部分热量转化为输出的机械功，而热泵循环通过输入的机械功将热量从低温传向高温。完全由准静态过程组成的循环能够通过控制来作为热机或热泵循环使用。 热机循环 热机图 热机循环是热机工作的基本原理，热机中的工质进行的是正循环，这种循环方式为当前世界上大部分的发电站提供能量来源，也为几乎所有的机动车提供动力。 热泵循环和制冷循环 热泵循环和制冷循环是热泵和冰箱的理论模型。两者的差别在于热泵的用途是保持一块区域的温度而冰箱则是使之降温。致冷机中的工质进行的是逆循环。最常见的制冷循环是采用制冷剂的相变进行的蒸气压缩循环。 卡诺循环（Carnot cycle） 卡诺循环是一个特别的热力学循环，使用在一个假想的卡诺热机上，是为了找出热机的最大的工作效率而分析热机的工作过程。 卡诺循环的温度－熵作图 卡诺循环全由可逆过程组成，此过程后系统回到原来的状态。 卡诺热机的热效率只取决于第一个状态的温度T1与第二个状态的温度T2，以及从环境中吸收的热量Q1和放出的热量Q2。 热力学第二定律指出，因存在于现实中的热机都是以不可逆循环来工作，现实中相同状态下任何热力学循环设备的效率和性能系数都不可能高于卡诺循环的效率。 参考资料热力学循环 https://www.wendangku.net/doc/0a19492258.html,/Item/49137.aspx

大学物理热学第一章重点知识

大学物理热学第一章重点知识 大学物理热学第一章重点知识 第一章核心知识 （1）热是一种状态，是宏观物质的一种属性。本质上，热现象是物质中大量分子无规则运动的集体表现。大量分子的无规则运动称为热运动。它的度量叫温度。（2）热物理学是研究有关物质的热运动以及与热运动相联系的各种规律的科学。 （3）热物理学研究对象：宏观物体或热力学系统。 （4）热物理学研究内容：与热现象有关的性质和规律。 （5）热物理学研究对象的特点：包含大量的微观粒子，这些粒子始终处于无规的热运动中。 （6）热物理学研究方法：热力学方法（特点：普遍性、可靠性），统计物理学方法（特点：可揭示本质，但受模型局限）。 （7）热学是物理理论的一个重要组成部分。 （8）热力学研究的内容与力学不同，它们分别关注物质的不同属性。力学关注的是与物质机械运动状态有关的属性，而热学关注的是与物质热状态有关的属性。 （9）热力学系统：热力学所研究的具体对象，简称系统。 （10）封闭系统：系统与外界之间，没有物质交换，只有能量交换。 （11）孤立系统：系统与外界之间，既无物质交换，又无能量交换。 （12）开放系统：系统与外界之间，既有物质交换，又有能量交换。 （13）平衡态：在没有外界影响的情况下，系统各部分的宏观性质在长时间内不发生变化的状态。

（14）热力学平衡系统：同时满足力学平衡条件，热学平衡条件，化学平衡条件的系统（热力学平衡三条件：力学平衡，热学平衡，化学平衡）。 （15）一个确定的平衡态对应于一组唯一的热力学参量。 （16）处于平衡态的某种物质的热力学参量（压强，体积，温度）之间所满足的函数关系称为该物质的物态方程： f(T,p,V) （17）理想气体物态方程：pVRT （18）理论上：严格满足理想气体物态方程的气体称为理想气体。 （19）实践中：压强接近零的气体视为理想气体。 （20）混合理想气体分压定律：混合理想气体压强等于各成分气体单独存在时的压强之和。 （21）推导混合理想气体分压定律:p(p1p2...pn) （22）温度是处于热平衡系统的微观粒子热运动平均动能强弱程度的量度。 （23）热力学第零定律：在不受外界影响时，任两个物体若同时与第三个物体处于热平衡，则此二物体必处于热平衡状态，与它们是否有热接触无关。 （24）热力学第零定律的物理意义：存在一个物理量，它是处于热平衡的物体共同拥有的，这就是温度。即，处于热平衡的物体温度相同。这就是温度计使用的物理依据。 （25）温标：温度的数值表示。 （26）建立温标的三要素：（1）选择测温物质确定它的测温属性，（2）定义固定标准点的温度，（3）利用测温属性分度。 （27）摄氏温标：（1）测温物质为水银，测温属性为热膨胀；（2）固定标准点为水的冰点0度和沸点100度；（3）利用水银的热膨胀性质分度，从0到100度间等分为100小格。

大学物理易考知识点热力学的基本概念和理论

大学物理易考知识点热力学的基本概念和理 论 大学物理易考知识点：热力学的基本概念和理论 热力学是研究能量转化和能量传递规律的物理学分支，是大学物理学习中的重要部分。在考试中，热力学的基本概念和理论常常是经常被考察的考点之一。本文将介绍大学物理易考知识点：热力学的基本概念和理论，帮助学生更好地理解和应对考试。 1. 热力学的基本概念 热力学研究的对象是宏观物质系统的热平衡状态和热力学过程。熵是热力学的基本概念之一，指的是系统无序程度的度量。系统的熵增加表示系统的无序程度增加，而熵减少则表示无序程度减少。 2. 系统的热平衡状态 系统的热平衡状态是指系统内各部分之间没有温度梯度，也就是处于热力学平衡的状态。在热平衡状态下，不存在热量的净流动。 3. 理想气体的状态方程 理想气体的状态方程是研究气体性质的基本方程。理想气体状态方程为PV = nRT，其中P表示气体的压强，V表示气体的体积，n为气体的摩尔数，R为气体常数，T为气体的温度。 4. 热力学第一定律

热力学第一定律是能量守恒定律在热力学中的表述。它指出，当一 个系统从一个状态经过吸热或放热的过程后，系统的内能发生变化， 其变化量等于系统所吸收或放出的热量与对外做功的代数和。即ΔU = Q - W，其中ΔU表示系统内能的变化，Q表示系统吸热量，W表示系 统对外做功。 5. 热力学第二定律 热力学第二定律是热力学中最重要的定律之一，也被称为热力学箭头。“熵增原理”是热力学第二定律最重要的表述之一。熵增原理指出，孤立系统的熵永远不会减少，只会增加或保持不变。 6. 卡诺循环 卡诺循环是一个理论上的热力学循环，被认为是最有效率的热机循环。它由两个等温过程和两个绝热过程组成。卡诺循环的关键在于温 度差，从高温热源吸热，向低温热源放热，在过程中完成对外做功。 7. 热力学熵的增加原因 热力学熵的增加是由于系统的不可逆性引起的。不可逆过程是指系 统在能量转化和传递过程中，系统和环境之间存在能量的不可逆转。 不可逆过程不仅会使系统的熵增加，还会导致系统效率的降低。 以上即为大学物理易考知识点：热力学的基本概念和理论。通过对 这些知识点的深入理解和掌握，学生可以更好地应对热力学相关考试 题目，提高解题能力和应试水平。热力学作为物理学的重要分支，对 于理解能量转化和传递的规律、探索自然界中各种热现象具有重要的

大学物理热学知识点

大学物理热学知识点 一、理论基础 力学 1、运动学 参照系。质点运动的位移和路程，速度，加速度。相对速度。 矢量和标量。矢量的制备和水解。 匀速及匀速直线运动及其图象。运动的合成。抛体运动。圆周运动。 刚体的对应状态和绕定轴的旋转。 2、牛顿运动定律 力学中常用的几种力 牛顿第一、二、三运动定律。惯性参照系的概念。 摩擦力。 弹性力。胡克定律。 万有引力定律。光滑球壳对壳内和壳外质点的引力公式（不建议求出）。开普勒定律。行星和人造卫星的运动。 3、物体的平衡 共点力促进作用下物体的均衡。力矩。刚体的均衡。战略重点。 物体平衡的种类。 4、动量 冲量。动量。动量定理。 动量守恒定律。 反冲运动及火箭。 5、机械能 功和功率。动能和动能定理。

重力势能。引力势能。质点及光滑球壳壳内和壳外的引力势能公式（不建议求出）。弹簧的弹性势能。 功能原理。机械能守恒定律。 相撞。 6、流体静力学 恒定流体中的应力。 浮力。 7、振动 简揩振动。振幅。频率和周期。位相。 振动的图象。 参考圆。振动的速度和加速度。 由动力学方程确认四极振动的频率。 阻尼振动。受迫振动和共振（定性了解）。 8、波和声 横波和纵波。波长、频率和波速的关系。波的图象。 波的干预和绕射（定性）。 声波。声音的响度、音调和音品。声音的共鸣。乐音和噪声。 热学 1、分子动理论 原子和分子的量级。 分子的热运动。布朗运动。温度的微观意义。 分子力。 分子的动能和分子间的势能。物体的内能。 2、热力学第一定律 热力学第一定律。

3、气体的性质 热力学温标。 理想气体状态方程。普适气体恒量。 理想气体状态方程的微观解释（定性）。 理想气体的内能。 理想气体的等容、等压、等温和绝热过程（不要求用微积分运算）。 4、液体的性质 流体分子运动的特点。 表面张力系数。 浸润现象和毛细现象（定性）。 5、液态的性质 晶体和非晶体。空间点阵。 液态分子运动的特点。 6、物态变化 熔融和凝结。熔点。熔解热。 蒸发和凝结。饱和汽压。沸腾和沸点。汽化热。临界温度。 液态的升华。 空气的湿度和湿度计。露点。 7、热传递的方式 传导、对流和辐射。 8、热膨胀 热膨胀和膨胀系数。 电学 1、静电场 库仑定律。电荷守恒定律。

大学物理之热学公式篇

热 学 公 式 1．理想气体温标定义：0 273.16lim TP p TP p T K p →=⋅（定体） 2．摄氏温度t 与热力学温度T 之间的关系：0 //273.15t C T K =- 华氏温度F t 与摄氏温度t 之间的关系：9325 F t t =+ 3．理想气体状态方程：pV RT ν= 1mol 范德瓦耳斯气体状态方程：2 ()()m m a p V b RT V + -= 其中摩尔气体常量8.31/R J mol K =⋅或2 8.2110/R atm L mol K -=⨯⋅⋅ 4．微观量与宏观量的关系：p nkT =，23kt p n ε= ，32 kt kT ε= 5．标准状况下气体分子的数密度（洛施密特数）253 0 2.6910/n m =⨯ 6．分子力的伦纳德-琼斯势：12 6 ()4[()()]p E r r r σ σ ε=-，其中ε为势阱深度， σ= ，特别适用于惰性气体，该分子力大致对应于昂内斯气体； 分子力的弱引力刚性球模型（苏则朗模型）：06 000, ()(), p r r E r r r r r φ+∞<⎧⎪ =⎨-≥⎪⎩，其中0φ 为势阱深度，该分子力对应于范德瓦耳斯气体。 7．均匀重力场中等温大气分子的数密度（压强）按高度分布： 00()mgz Mgz kT RT n z n e n e - - ==，//00()mgz kT Mgz RT p z p e p e --==， 大气标高：RT H Mg =。 8．麦克斯韦速率分布函数：2 3/2 22()4()2mv kT dN m f v e v Ndv kT ππ- = = ；其简便形式： 2 2()u f u du e du -=，其中p v u v =。 9 ．三个分子速率的统计平均值：最概然速率：p v == 平均速率：v = = ；方均根速率：rms v === 10．分子通量1 4 nv Γ=：单位时间内，单位面积容器壁所受到的分子碰撞次数。

大学物理下热学部分

大学物理下热学部分 标题：大学物理下热学部分的探讨 一、引言 在大学物理的学习中，热学部分是其中一个重要的组成部分。热学研究的是物质的热运动及其规律，它与我们的日常生活密切相关。从衣物保暖、汽车引擎的工作原理，到宇宙尺度的天体系统，都离不开热学的应用。本文将对大学物理下的热学部分进行深入的探讨。 二、基本概念 在热学部分，涉及到的基本概念包括温度、热量、内能、熵等。温度是表示物体冷热程度的物理量，通常用摄氏度或者开尔文来表示。热量是在两个物体之间发生热传递过程中，传递能量的多少，单位是焦耳。内能是物体内部所有分子热运动的动能和分子势能的总和，它的单位是焦耳。熵是用来表示物质系统无序程度的物理量，单位是焦耳/开尔文。 三、理想气体的性质 理想气体是一种理想化的物理模型，它忽略了分子间的作用力，只考虑分子运动的动能和势能。理想气体的状态方程是描述气体状态变量之间关系的方程，其形式为pV=nRT，其中p表示压强，V表示体积，

n表示摩尔数，R表示气体常数，T表示温度。理想气体的内能仅是温度的函数，与压强和体积无关。 四、热力学第一定律 热力学第一定律是描述能量守恒的定律，它指出在热传递和做功的过程中，能量的总量保持不变。在热力学中，能量被分为三种形式：内能、热能和机械能。这三种形式的能量可以相互转化，但是在转化过程中，能量的总量保持不变。 五、热力学第二定律 热力学第二定律指出，在自然过程中，系统的熵不会减少，也就是说，系统总是向着熵增加的方向演化。这个定律揭示了热现象中存在的方向性，即热量不可能自发地从低温物体传向高温物体。这个定律对于理解许多自然现象具有深远的意义。 六、热力学第三定律 热力学第三定律指出，当一个系统降温到绝对零度时，系统的熵将达到最小值，这个最小值被认为是为零。这个定律揭示了低温下的物质性质，对于超导和量子力学等领域的研究具有重要的意义。 七、结语 大学物理的下热学部分，从基本概念到理想气体的性质，再到热力学

《大学物理实验》-热学

孝感学院《大学物理实验-热学》实验报告 日期： 2011 年 月 日 天气：__________ 实 验 室：___________ 姓名：__________________ 学号：__________ 院系专业：___________ 指导教师：________ 【实验题目】 实验12 金属线胀系数的测定 【实验目的】 1． 学习用__________或_______________测量_______________。 2． 测量_____________________________________________。 【实验仪器及型号】 _______________________________________________________________________ 【实验原理及预习】 1． 线胀系数 实验表明：在一定的温度范围内，原长为L 的物体，受热后其伸长量δ与其温度的增加量t ∆近似成__________，与原长L 亦成__________，即 ____________________ (式中的比例系数α称为固体的线胀系数) 大量实验表明，不同材料的线胀系数不同，塑料的线胀系数最大，金属次之，请查表给出下列材料线胀系数的数量级。 几种材料的线胀系数 2． 线胀系数的测量 固体的长度随温度的升高而增加，设L 0为物体在温度 t =0℃时的长度，则在常温下，物体在ｔ℃时的长度为 ____________________ 设物体在温度t 1℃时的长度为L ，温度升高为t 2℃时，其长度增加了δ L =____________________ L +δ=____________________ 由上两式消去L 0，整理后得 α=____________________________ 而在实验条件下，______________

大学物理学-热力学基础教案

授课章节 第8章 热力学基础 教学目的 掌握热力学第一定律意义，理想气体各过程的能、功和热量的分析计算．掌握循环过程的特征，并能计算热循环、致冷循环的效率和致冷系数． 掌握热力学第二定律及意义，理解实际的宏观过程的不可逆性的意义．理解克劳修斯熵、熵增加原理，能进行熵变计算．了解玻耳兹曼关于熵与热力学概率的关系式。 教学重点、难点 热力学第一定律及热力学第二定律、熵、熵增加原理 教学内容 备注 §8.1 内能 功和热量 准静态过程 一、内能 功和热量 理想气体的内能为 RT i M M E mol 2 气体内能是温度T 和气体体积V 的单值函数E ＝E(T ，V)． 理想气体的内能仅是温度的单值函数，即E ＝E(T) 改变内能的方式有作功和传递热量。 单位，焦耳J ．或卡(cal) 热功当量 1 cal ＝4.18 J 二、准静态过程 1．准静态过程 热力学系统从一个状态到另一个状态的变化过程称为热力学过程，简称过程．通常分为准静态过程和非静态过程． 热力学系统从某一平衡态开始，经过一系列变化后到达另一平衡态．如果这过程中所有中间状态全都可以近似地看作平衡态，则这样的过程叫做准静态过程(或叫平衡过程)． 2. 准静态过程曲线 p-V 图上一个点代表一个平衡态，一条连续曲线代表一个准静态过程。曲线的方程叫过程方程。 准静态过程 三、准静态过程的功与热量 1. 体积功的计算 准静态过程中，功可定量计算．当气体作微小膨胀时，系统对外界作的元功

pSdl Fdl dW= =， 若系统从初态Ⅰ经过一个准静态过程变化到终态Ⅱ，则系统对外界作的总功为 ⎰⎰ ∏ I = =2 1 V V pdV dW W。 系统膨胀时，系统对外界作正功；系统压缩时，系统对外作负功或外界对系统作正功． 2.体积功的图示 系统在一个准静态过程中作的体积功，在p-V图上，为曲线下的面积。 3. 热量计算 有两种方法 (1) 热容量法，Q=) ( T T C M M m mol -， 式中 m C为物质在某过程中的摩尔热容量。 (2)通过热力学第一定律计算过程中的热量。 §8.2 热力学第一定律 一、热力学第一定律 根据能量转化和守恒定律，在系统状态变化时， Q＝∆E+W 如果系统经历一微小变化，则 dQ=dE+dW 上面两式对准静态过程普遍成立，对非静态过程，则仅当初态和末态为平衡态时才适用． 规定：系统从外界吸热时，Q为正，向外界放热时，Q为负； 系统对外作功时，W为正，外界对系统做功时，W为负。 对准静态过程： dQ=dE+pdV Q=E ∆+⎰2 1 V V pdV 第一类永动机违反热力学第一定律。

大学物理授课教案第六章热力学基础

第六章 热力学基础 §6-1 内能 功 热量 一、内能 内能：物体中所有分子无规则运动动能+势能（分子振动势能、相互作用势能）。 内能E ()V P E E ,= 真实气体： ()T V E E ,= ()P T E ,= （V P T ,,中有2个独立） 理想气体： ()PV i RT i M T E E 22===μ 说明：⑴E 是状态的单值函数，由（V P T ,,）决定（V P T ,,中只有2个独立变量）， ⇒E 为态函数，其增量仅与始末二状态有关，而与过程无关。 ⑵理想气体，()T E E =是温度的单值增加函数。 二、功与热量的等效性 焦耳曾经用实验证明：如用做功和传热的方式使系统温度升高相同时，所传递的热量和所做的功总有一定的比例关系，即 1卡热量=4.18焦耳的功 可见，功与热量具有等效性。由力学知道。对系统做功，就是向系统传递能量，做功既然与传热等效，则向系统传热也意味着向系统传递能量。 结论：传递能量的两种方式 做功 传热 说明：做功与传热虽然有等效的一面，但本质上有着区别。 区别 做功：通过物体作宏观位移完成。作用是机械运动与系统内分子无规则运 动之间的转换。从而改变内能。 传热：通过分子间相互作用完成。作用是外界分子无规则热运动与系统内 分子无规则热运动之间的转换。从而改变了内能。 ⎪⎪⎩ ⎪⎪⎨ ⎧

§6-2 热力学第一定律 一、热力学第一定律 一般情况下，当系统状态发生变化时，作功和传热往往是同时存在的。设有一系统，外界对它传热为Q ，使系统内能由21E E →，同时。系统对外界又作功为W ，那么用数学式表示上述过程，有： ()W E E Q +-=12 (6-1) 上式即为热力学第一定律的数学表达式，它表明：系统吸收的热量，一部分用来增加内能，一部分用来对外作功。 对微小过程： dW dE dQ += (6-2) 说明：⑴热力学第一定律就是能量转化与守恒定律，它是自然界中的一个普遍规律。 它也可表述为“第一种永动机是不可能制造成功的。” ⑵系统状态变化过程中，功与热之间的转换不可能是直接的，总是通过物质系统来完成。向系统传递热量，使系统内能增加，再由系统内能减少来对外作功；或者外界对系统作功，使系统内能增加，再由内能减少，系统向外界传递能量： 功−−→←内能 热量 ⑶热力学第一定律对各种形态的物质系统都适用。只要求初始二态为平衡态，而中间过程可是平衡过程，也可以是非平衡过程。 ⑷E Q W ∆、、的符号意义： W >0系统对外界作功； <0外界对系统作正功； Q >0系统吸热； <0系统放热； E ∆ >0系统内能增加； <0系统内能减少。 二、气体的功 如图6-1所示，气体在汽缸中，压强为P ，活塞面积S ，活塞移动dl 时，气体经历的微小变化过程，P 视为处处均匀，且不变，气体对外（活塞）作功为 PdV PSdl Fdl dW ===（气体体积增量）=阴影面积 从b a →： ⎰⎰==2 1 v v PdV dW W =曲线下面积

大学物理第二篇 分子物理学和热力学

第二篇分子物理学和热力学 有关概念： 热运动：分子做不停的无规则运动 热现象：物质中大量分子的热运动的宏观表现（如：热传导、扩散、液化、凝固、溶解、汽化等都是热现象）。 分子物理学与热力学的研究对象：热现象 微观量：描述单个分子运动的物理量。（如：分子质量、速度、能量等） 宏观量：描述大量分子热运动集体特征的物理量。（如：气体体积、压力、温度等）统计方法: 对个别分子运动用力学规律，然后对大量分子求微观两的统计平均值。 分子物理学研究方法: 建立宏观量与微观量统计平均值的关系从微观角度来说明 宏观现象的本质。分子物理学是一种微观理论。 热力学研究方法: 实验定律为基础,从能量观点出发,研究热现象的宏观规律。它是 一种宏观理论。 一、热学的基本概念 热学是物理学的一个重要分支学科，它研究的是热现象的宏观特征及其微观本质。热学研究的对象是大量粒子（如原子、分子）组成的物质体系，称为热力学系统或简称系统。 二、分子运动的基本概念 从微观上看，热现象是组成系统的大量粒子热运动的集体表现，热运动也称为分子运动、分子热运动。它是不同于机械运动的一种更加复杂的物质运动形式。因此，对于大量粒子的无规则热运动，不可能像力学中那样，对每个粒子的运动进行逐个的描述，而只能探索它的群体运动规律。就单个粒子而言，由于受到其它粒子的复杂作用，其具体的运动过程可以变化万千，具有极大的偶然性；但在总体上，运动却在一定条件下遵循确定的规律，如分子的速率分布，平均碰撞频率等，正是这种特点，使得统计方法在研究热运动时得到广泛应用，从而形成了统计物理学。统计物理学是从物质的微观结构出发，依据每个粒子所遵循的力学规律，用统计的方法来推求宏观量与微观量统计平均值之间的关系，解释与揭示系统宏观热现象及其有关规律的微观本质。 三、相关的一些概念 通常我们把描述单个粒子运动状态的物理量称为微观量，如粒子的质量、位置、动量、能量等，相应的用系统中各粒子的微观量描述的系统状态，称为微观态；描述系统