第15讲热力学基础基本概念热力学第一定律及其运用第15讲.doc

第15讲：热力学基础——基本概念 热力学第一定律及其运用 内容：§6－1，§6－2，§6－3，§6－4 热力学绪论 （10分钟） 物态参量和平衡过程、理想气体的物态方程 （20分钟） 3．热力学过程 4．内能、功和热量 （20分钟） 5．热力学第一定律 （20分钟） 6．热力学第一定律在等体和等压过程中的应用 （30分钟） 要求： 1．了解描述气体的物态参量和平衡过程的概念； 2．掌握理想气体的物态方程； 3．理解准静态过程的概念； 4．掌握内能、功和热量的概念； 5．掌握定压摩尔热容和定容摩尔热容的概念； 6．掌握热力学第一定律； 7．掌握热力学第一定律在等体和等压过程中的应用。 重点与难点： 1．理想气体的物态方程； 2．热力学第一定律； 3．热力学第一定律的应用。 作业： 问题：P218：1，2，5，6 习题：P220：2，5，9，11 预习：§6－5，§6－6 第二部分 热学（Thermal Physics） 引言：热学的研究对象和两种研究方法 1．热学及其研究对象 物质的运动形式是多种多样的。在力学部分我们研究了物质最简单的运动形态——机械运动。在本部分我们将研究物质的热运动（Thermal Motion）。 通常的固体、液体和气体都是宏观物体（Macroscopic Body）。实验和理论都已指出，宏观物体具有微观结构，是由大量的微观粒子（分子、原子等）所组成的。而这些微观粒子在不停地作无规则的运动（Random Motion）。微观粒子的无规则的运动，称为热运动。宏观物体的物理特征正是建立在微观粒子热运动的基础上的。 热学是研究热运动的规律及其对物质宏观性质的影响，以及与物质其他运动形态之间的转化规律的物理学分支。 2．研究热力学有两种方法 按照研究方法的不同，热学可分为两门学科，即热力学和统计物理学。它们从不同角度研究热运动，二者相辅相成，彼此联系又互相补充。 微观出发——统计物理学（Statistical Physics） 统计物理学是研究物质热运动的微观理论，它从“宏观物质系统是由大量微观粒子组成的”这一基本事实出发。认为物质的宏观性质是大量微观粒子运动的集体表现，认为宏观量是微观量的统计平均值。 优点：它可以把热力学的几个基本定律归结于一个基本的统计原理，阐明了热力学定律的统计意义； 缺点：由于对物质的微观结构所作的往往只是简化的模型假设，因而所得到的理论结果往往只是近似的。 气体动理论：以气体为研究对象。 宏观出发——热力学（Thermodynamics） 热力学是研究物质热运动的宏观规律，它以热力学实验定律为基础，应用数学方法，通过逻辑推理和演绎，得出有关物质各种宏观性质之间的关系，以及宏观物理过程进行的方向和限度等方面的结论。 优点：结论具有很高的可靠性和普遍性； 缺点：由于热力学理论不涉及物质的微观结构和粒子的运动，把物质看成是连续的，因此不能解释宏观性质的涨落。 二者联系：热力学对热现象给出普遍而可靠的结果，可以用来验证微观理论的正确性；统计物理学则可以深入热现象的本质，使热力学的理论获得更深刻的意义。 本部分内容： 第六章 热力学基础 第七章 气体动理论 第六章 热力学基础 热力学是研究热现象的宏观理论。它是根据实验总结出来的热力学定律，用严密的逻辑推理的方法，研究宏观物体的热力学性质。热力学不涉及物质的微观结构，它的主要理论基础是热力学的三条定律。 本章的内容是热力学第一定律和热力学第二定律，热力学第一定律是包括热现象在内的能量守恒定律；热力学第二定律讨论热功转换的条件和热力学过程的方向性问题。 本章分8节 §6－1 气体物态参量 平衡态 理想气体物态方程 §6－2 准静态过程 内能 功 热量 §6－3 热力学第一定律 §6－4 理想气体的等体过程和等压过程 §6－5 理想气体的等温过程和绝热过程 §6－6 循环过程 卡诺循环 §6－7 热力学第二定律 卡诺定理 §6－8 熵 熵增加原理 §6－1 气体物态参量 平衡态 理想气体物态方程 本节介绍一些基本概念。 一、气体的物态参量（State Parameter）——热学系统状态的描述 1．热力学系统（Thermodynamic System） 在热力学中，把所要研究的对象，即由大量微观粒子组成的物