温度物理热学.ppt

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,温度物理热学,本学期教学内容,热学（第二册）,振动与波动（第四册）,波动光学（第四册）,量子力学（第五册）,一些教学安排,增加自学内容，进一步培养自学能力,自由撰写物理小论文（总成绩加,03,分）,继续考试改革,答疑时间：,每周二下午,2:004:30,答疑,地点：,教五楼,307,309,房间,各班学委每星期二下午将作业交到教五楼,408,房间，隔一周去取。,一些教学安排,校内,大学物理,竞赛,：,竟赛内容,：,全国部分地区,大学物理,竞赛,：,（选拔,100,人参加）,12,月初在清华大学举行,力学、电磁学、热学的气体分子运动论,初步确定,10,月,2324,日举行,(,报名截止到,9,月,30,日,),热学,（,Heat,）,热学是研究,宏观物体,热运动的,规律,即研究热 现象的规律。,绪言,一,.,热学的研究对象,1.,宏观物体,(2),含有大量的微观粒子,(,比如,:1,个立方厘米,的空气中含有,3,10,19,个分子,),2.,热运动,:,以热现象为主要标志的一类物质运动,是物质中大量分子无规则运动的集体表现。,3.,热现象,:,(1),用宏观的尺度去量度,(,比如,:,一滴水,1,米,),宏观法与微观法相辅相成。,1.,宏观法,(,热力学方法,),最基本的实验规律,逻辑推理,(,运用数学,),-,称为热力学。,优点：,可靠、普遍。,缺点：,未揭示微观本质，不深入、不细致。,2.,微观法,(,统计方法,),物质的微观结构,+,统计方法,-,称为统计力学,其初级理论称为气体分子运动论,(,气体动理论,),优点：,揭示了热现象的微观本质。,缺点：,可靠性、普遍性差。,二,.,热学的研究方法：,气体分子运动论,气体内的输运过程,实际气体固体液体,相 变,三,.,热学的内容,温 度,热力学,第,一定律,热力学,第,二定律,热学,微观理,论部分,物性学,部分,宏观理,论部分,可以用一组实际存在的数值所描述,对热力学系统的两种描述方法：,答疑地点：教五楼307,309房间,例如理想气体状态方程。,优点：揭示了热现象的微观本质。,宏观法与微观法相辅相成。,2 温 度,以阿佛加德罗常数 NA=6.,A和B 热平衡,TA=TB,如 M、V、E 等-可以累加，称为广延量。,的空气中含有31019个分子),优点：可靠、普遍。,各班学委每星期二下午将作业交到教五楼408房间，隔一周去取。,实验表明，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。,的空气中含有31019个分子),从整体上描述系统的状态量，一般可以直接测量。,第一章 温度,(Temperature),1.1,宏观和微观,1.2 温度,1.3,理想气体温标,1.4,理想气体状态方程（自学）,1.1,宏观和微观,例：若汽缸内气体为系统，,其它为外界,.,一,.,热力学系统与外界,热力学研究的对象,-,热力学系统,.,1.,热力学系统,:,封闭系统,系统,孤立系统,开放系统,(,它包含极大量的分子、原子。以,阿佛加德罗常数,N,A,=6.0210,23,计,),。,2.,外界,:,热力学系统以外的物体称为外界,.,对热力学系统的两种描述方法：,1.,宏观量,二,.,宏观量与微观量,可以,用一组实际存在的数值所描述,状态,2.,微观量,从整体上描述系统的状态量，一般可以直接测量。,如,M,、,V,、,E,等,-,可以累加，称为,广延量,。,P,、,T,等,-,不可累加，称为,强度量,。,描述系统内微观粒子的物理量。如分子的质量,m,、,直径,d,、速度,v,、动量,p,、能量,、平均自由程,等。,微观量与宏观量有一定的内在联系。,例如，气体的压强是大量分子撞击器壁的平均效果，,它与大量分子对器壁的冲力的平均值有关。,例如：气缸中的气体是平衡态吗？,说明两个概念：,箱子假想分成两相同体积的部分，达到平衡时，两侧粒子有的穿越界线，但两侧粒子数相同。,粒子数是宏观量,三,.,平衡态,在不受,外界影响,的条件下，系统所有的,宏观性质,不随时间改变的状态，称为平衡态。,(,动态平衡,),1.,动态平衡,动画,布朗运动是可观测的涨落现象之一。,2.,涨落,处在平衡态的系统的宏观量，如压强,P,，不随时间改变，但不能保证任何时刻大量分子撞击器壁的情况完全一样，这称为涨落现象，分子数越多，涨落就越小。,状态方程,在平衡态下，状态参量间的函数关系。,例如,理想气体状态方程。,动画,温度测量,A,B,C,设,A,和,B,、,B,和,C,分别热平衡，则,A,和,C,一定热平衡。,A,B,A,和,B,热平衡,T,A,=T,B,B A,，,A,改变很小，,T,A,基本是原来体系,A,的温度,酒精或水银,1.2,温 度,一,.,热力学第零定律,实验表明，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。,2 温 度,温标(temperature scales),量子力学（第五册）,直径 d、速度 v、动量 p、能量 、平均自由程等。,-称为热力学。,-称为热力学。,12月初在清华大学举行,3810-23(J/K),温标(temperature scales),的空气中含有31019个分子),l微观：温度是分子热运动剧烈程度的标志。,的空气中含有31019个分子),A,B,A,B,绝热板,导热板,处于热平衡的多个系统具有相同的温度,二,.,温度,l,宏观：热平衡系统所具有的共同宏观性质,l,微观：温度是分子热运动剧烈程度的标志。,三,.,温标,(temperature scales),1.,温标的概念,温度的数值表示方法,测温物质，测温属性，固定标准点,2.,建立温标的过程,(1),经验温标,(2),理想气体温标,(3),热力学温标,(4),国际温标,1.3,理想气体温标,用水银或酒精的热胀冷缩特性，温标不准确,用理想气体的玻意耳定律，可以给出,理想气体温标,PV=,const.,（温度不变）,严格遵守玻意耳定律的气体,定义,理想气体温标,T,，使,PV,T,T,P,273.16 K,气相,液相,固相,临界点,609Pa,水的相图，,三相点只有一个,（水的三相点演示）,一,.,理想气体,二,.,理想气体温标,泡,B,毛细管,指示针,h,M,M,O,水银槽,体积保持不变,摄氏温度,t,与理想气体温度,T,的关系,稀薄的实际气体接近理想气体，,温度很低时气体液化，气体温度,计失效。,热力学温标,与任何物质特性无关，但与,理想气体温标,等价,冰点,F,=32,t,F,=,32+(9/5),t,F,:,t,F,沸点,:,t,F,=212,F,华氏温标,l,气体温度计,(1),定容气体温度计,(2),定压气体温度计,三,.,理想气体状态方程,l,对质量为,M,的理想气体,其中,=M/,R=8.31J/(mol.K),l,还可以表示为,其中,n,为分子数密度,K=R/N,A,=1.3810,-23,(J/K),为玻尔兹曼常数,思考：,在等温近似下，气压随高度变化吗,?,第一章 作业,P,15,思考题,P,16,习题,谢谢观看,谢谢观看,