热学 第一章 导 论.pptVIP

第一章 导 论 一、热学研究对象、内容和方法 二、平衡态 三、温度与温度计 四、理想气体状态方程 五、物质的微观模型 六、理想气体微观描述的初级理论 七、分子间作用力势能与范德瓦尔斯方程 一、热学研究对象、内容和方法 （一）研究对象： （热力学）系统 （P2） （一）研究对象： （热力学）系统 （P2） （一）研究对象： （热力学）系统 （P2） 思考1： 要研究汽车发动机汽缸内气体的体积、压强等变化时，哪些是系统？哪些是外界？ （二）研究内容 研究有关物质的热运动以及与热相联系的各种规律 （三 ）研究方法 （P2 ---P3） 1.宏观描述方法----热力学方法 （三 ）研究方法 （P2 ---P3） 2.微观描述方法---统计物理（或统计力学）方法 （三 ）研究方法 （P2 ---P3） 2.微观描述方法---统计物理（或统计力学）方法 3、两种方法比较： 统计物理方法 热 学 发 展 简 史 一、热力学准备阶段 二、热力学理论成熟阶段 三、经典统计力学 四、量子统计物理 非平衡态理论 （四）本课程内容与要求 1.内容： （四）本课程内容与要求 2.要求： 热学注意力指向系统内部，一般不考虑系统作为一个整体的宏观的机械运动。若系统在做整体运动，则常把坐标系建立在运动的物体上。 （一）平衡态的定义 （P4） （一）平衡态的定义 （P4） （二）判别系统是否处于平衡态的方法 （二）判别系统是否处于平衡态的方法 （三）状态参量 （P2） （一）温度的宏观定义 (P12) 1、热平衡： 思考： 平衡态和热平衡的意义有何异同？ 思考： 在与外界影响隔绝的条件下，如果处于确定状态下的物体C分别与物体A、B处于热平衡，那么物体A和B处于热平衡吗？ （一）温度的宏观定义 (P13) 2.热平衡定律(热力学第零定律) （一）温度的宏观定义 (P13) 2.热平衡定律(热力学第零定律) （一）温度的宏观定义 (P13) 3.温度: 思考： 请用温度的概念解释日常对冷热的体验： 两个冷热不同的物体接触时，热的变冷，冷的 变热，最后它们的状态不再变化时，其冷热程 度一样。 冷热程度一样的物体放到一起，它们不会 发生变化。 （二）温度的测量 -----温标和温度计 思考1： 为什么将温度计分别放在两物体中测量， 读数相同，就可以说两物体温度相同？ 思考2： 请回顾温度计的使用方法， 并说明为什么一定要这样使用。 伽利略---验温器 伽利略之后，经众多人的努力，出现了 愈来愈完善的温度计（P18课后阅读）， 并创立了几种温标。 （二）温度的测量 （二）温度的测量 2、温标 几种温标： （1）摄氏温标 t （P16） 几种温标： （2）华氏温标 tF （P17） P17 表1.2 华氏温标与摄氏温标换算关系： 思考： 早期的温度计假设物质的热膨胀与 温度成正比，将刻度等分。这究竟对不对？ 由此可见，温标与测温物质的选择有关，具有随意性。 能否找到一种不依赖于测温物质的理想温标呢？ 历 史 十九世纪，法国物理学家盖.吕萨克和英国学者道尔顿 对气体热膨胀规律进行了精心细致的研究，在当时的条 件下，他们得出结论：各种气体的膨胀是一样的。 用现代的写法： Vt=V0(1+αvt), Pt=P0(1+αpt)（也称查理定律）， 对任何气体来说，αv，αp相同。 历 史 选用气体作为膨胀物质 设计了气体温度计， 有两种：定压温度计和定体温度计。 （P14图1.4） 历 史 经过一段时间，比较准确的测量表明， （1）各种气体的体积膨胀的温度系数彼此有些不同； （2）以上气体定律是近似的，适用于压强不太大， 温度不太低（不太接近气体的液化点）的情况。 历 史 现代研究发现：气体越稀薄，即P越小， 上述三式（＋玻马定律ＰＶ＝Ｃ）越能精确地描述 气体状态的变化，且Ｐ→０时，αv和αp趋向共同的 极限α。 1954年，第十界国际计量大会所采纳的正式规定数 值为１／α＝273.15℃。 盖·吕萨克和玻意耳 几种温标： （3）理想气体温标（P14） 几种温标： （3）理想气体温标（P14） 水的三相点装置 （3）理想气体温标 经验温标的缺陷