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例2 准静态传热 * 热 学 目 录 概述 第1章 理想气体状态方程 第2章 分子动理论 第3章 热力学第一定律 第4章 热力学第二定律 概 述 一、热学的研究对象 冷热 --- 温度 与温度有关的物理规律 热学的意义：1)大量存在 2)能量转化 对象的特征：大量无规运动的粒子组成 超人 与宇宙同时出生 (150亿年前) 每秒数10个分子 数到现在才数了 地球上全部大气约有1044个分子 一个人每次呼吸气体大约是1022个分子 比值接近1个摩尔的数值 有什么关系吗？ 二、研究热现象的两大分支 1. 热力学 宏观 实验 能量 可靠 2. 统计物理 微观 理论模型 相辅相成、相互补充 普物的任务 开门、见识 物理的绿洲 经典粒子 量子粒子 牛顿力学规律 量子力学规律 先经典、后量子 概念、方法相通 统计物理的基本思想 宏观上的一些物理量是组成系统的大量分子 进行无规运动的一些微观量的统计平均值 宏观量 实测的物理量 如 P T E 等 微观量 组成系统的粒子(分子、原子、或其它) 的质量、动量、能量等等 无法直接测量的量 第一 气体分子系统的统计分布 解决问题的一般思路 从单个粒子的行为出发 大量粒子的行为--- 统计规律 统计的方法 模式：假设 结论 验证 修正 理论 例如：微观认为宏观量P 是大量粒子碰壁的平均作用力 先看一个碰一次 再看集体 统计方法： 一个粒子的多次行为 多个粒子的一次行为 结果相同 如：掷硬币 看正反面出现的比例 比例接近1/2 统计规律性： 大量随机事件从整体上表现出来的规律性 量必须很大(魔术师) 统计规律性具有涨落性质(伽耳顿板演示） 分布曲线 飞镖 x x Δ 小球落入其中一 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 分布服从统计规律 大量小球在空间的 格是一个偶然事件 小球数按空间 位置 x 分布曲线 伽耳顿板演示 什么叫统计规律？ 在一定的宏观条件下 大量偶然事件在整体上表现出确定的规律 统计规律必然伴随着涨落 什么叫涨落？ 对统计规律的偏离现象 涨落有时大 有时小 有时正 有时负 例如：伽耳顿板实验中 某坐标x附近Δx区间 内分子数为ΔN　 涨落的幅度： 涨落的百分比： 如 涨落幅度 涨落百分比 什么概念呢？ 某次测量落在这个区间的分子数是： 如果在这个区间的分子数是： 涨落幅度 和涨落百分比 结论：分子数愈多 涨落的百分比愈小 涨落实例：微电流测量时电流的涨落 　　　　　电子器件中的“热噪声” 第二 热力学基础 从实验归纳总结 定律 热力学第一定律 热力学第二定律 基础定律 地位： 相当于力学中的牛顿定律 ---能量转化 ---过程方向性 三、 本课程中研究对象的理想特征 1.对象 理想气体 宏观定义： 严格遵守气体三定律 实际气体理想化： P 不太高 T 不太低 微观上也有定义 理论框架主体是 理想气体 1) 在理想气体理论 基础上加以修正 2) 经验 若高压 低温？ 2.状态 平衡态 定义： 在不受外界影响的条件下 对一个孤立 系统 经过足够长的时间后 系统达到 一个宏观性质不随时间变化的状态 用一组宏观量描述某时的状态 非平衡态 实际上的处理： 1)是否可看作平衡态？ 足够长 2)实在不行 --- 分小块 3)远离平衡态 -- 非线性 耗散结构 本课的主体： 平衡态 介绍： 远离平衡态 注意区分平衡态和稳定态 恒高温 恒低温 每一时刻系统都处于平衡态 实际过程的理想化---无限缓慢(准) “无限缓慢”：系统变化的过程时间驰豫时间 例1 气体的准静态压缩 过程时间 ~ 1 秒 3.过程 准静态过程 驰豫时间 热库 非静态过程 热库 热库 准静态过程 每一微小过程均是平衡过程 实际过程太迅速了 怎么办？ 1)修正原理论 2)更普遍的理论或经验 本