大学物理热力学基础(201109).ppt

理想气体内能的计算 ★ P V T1 T2 1 2 §11.7热力学第一定律的应用（Ⅱ）(绝热过程) 一、绝热过程( Q = 0 , dQ = 0 ) 系统在绝热过程中始终 不与外界交换热量. 良好绝热材料包围的系统发生的过程 进行得较快(仍是准静态)而来不及和外界交换热量的过程 1. 过程方程 无限小的准静态绝热过程 微分 泊松方程 R CV 2. 过程曲线 p V A 微分 绝热线 等温线 3. 绝热过程中功和热量的计算 绝热过程中 ，理想气体不吸收的热量，系统减少内能，对外作功 。 一定量氮气，其初始温度为300K，压强为1atm。将其绝热压缩，使其体积变为初始体积的 。试求压缩后的压强和温度。 解： 分析： p、V 的关系 T、V 的关系 例： 第11章 热力学基础 风力发电 为了环境不受污染，也为解决一次性能源大量消耗终将导致枯竭的危险，人们在不断的寻求新能源。目前全球风力发电装机容量已超过13932 MW 教学安排 （1）内容 热学、机械振动、机械波、波动光学、量子物理基础 力学、狭义相对论、电磁学 （2）答疑地点：中2-3218 （答疑室） 时间：周一 ~ 周四 （晚上 7：300 ~ 10：00）（第二周开始） （3）作业 （4）物理竞赛（大约在12周进行） 一、热学的研究对象 §11.1 热力学的研究对象和研究方法 热现象：与温度有关的物理现象. 热 学：研究热现象的理论 例如： （与温度有关的物理性质及状态的变化） 气体的受热膨胀 物质的三态变化 金属零件的热处理（淬火、退火） 温 度：是热学中所引入的物理量. 宏观-----冷热程度 微观-----物质内部微观粒子热运动的剧烈程度 与物质内部的微观粒子热运动有关的物理现象. 半导体器件的散热 二、热学的研究方法 热现象：与温度有关的物理现象（宏观——宏观量） 宏观： P 随温度 T 的变化 与微观粒子的热运动有关的物理现象（微观——微观量）. 例如 气体 微观： x （实验） 热学有两种研究方法, 并形成了对应的两个理论. 气体模型 微观粒子 力学原理 统计平均 ? 宏观方法(宏观理论) ------热力学（通过观察、实验总结归纳）. ? 微观方法(微观理论) ------统计物理学或统计力学. 三、气体动理论(微观理论) 的基本观点 1.分子的观点 （组成） 2.热运动的观点（与温度相关） 3.分子力的观点（电作用力） 4.统计平均的观点（统计规律） 由大量微观粒子所构成的系统遵循统计规律. §11.2 平衡态与准静态过程 理想气体状态方程 热力学系统：热力学所研究的具体对象，简称系统. ★ 热力学中的常见名词： 加热 系统 外界( 环境）：系统以外的部分。 系统与外界有相互作用 例如：热传递、作功、质量交换 孤立系统：不受外界影响。 绝热系统：与外界无热量交换。 热力学系统都是由大量分子组成的系统（气、液、固） 最简单的热力学系统是 作功 外界 气体系统。 一、气体的状态参量 1.状态参量:描述系统状态的物理量. 2.气体的状态参量：( p,V,T ) 说明：①几何参量…… ②力学参量…… ③热学参量( 温度 T )…… 热力学第零定律 热平衡 A B B TA TB TA1 = TB1 A B C 温度测量 TA=TC TB=TC TA=TB 温度计 测量方法 Tmax=108K Tmin=2x10-8 K THEl=4K TNl=77K Tsunin=107K Tsuns=6000K 接触式测温的依据 温度测量（接触式）： 温度计—— 测温物质+温标 温标： 热力学温标、摄氏温标和华氏温标（欧美） 温标： 273.16K 0.01 ℃ - 32.02F ° - 273.15 ℃ - 459.67F ° 0K (热力学温标、摄氏温标和华氏温标的对应关系) 水的三相点 P =610.6 Pa 相图—相变 系统 二、平衡态 1.平衡态与状态参量 2.平衡态定义： 在不受外界影响的条件下 ，系统各部分的宏观性质不再随时间变化的状态。 ①平衡态是一种宏观效果， 是一种热动平衡。 说明： ②平衡态与外界影响的关系 系统 ③平衡态时系统各部分的宏观性质不一定相同 外界影响 孤立系统 ④外界影响 T2 ⑤平衡态时系统内各不存在宏观量