李椿《热学》（第二版）电子教案-绪论.pptVIP

宇宙现今的年龄约为137亿年（1.6×1010年） 1年 =365×24×60×60秒≈3.1×107秒 宇宙年龄（秒）： 1.37×1010×3.1×107秒≈4.9×1017秒 二、热学的研究方法 微观描述——统计物理学方法 * 热学 （第二版）电子教案 杨体强 编 高等教育出版社 高等教育电子音像出版社 出版 绪论 一、热学的研究对象 热学研究的对象是含有大量微观粒子、体积有限的宏观物体。 热学研究的对象被称为热力学系统或热力学体系，简称系统或体系。 热学是物理学的一个重要组成部分，是研究热现象的理论。 所谓微观粒子， 是指线度在10-9～10-10 m大小的客体，诸如分子、原子等，在热学中一般统称为分子或微观粒子。 所谓宏观物体，是指在尺度上远比分子大得多的物体。例如，一定量的气体，一定体积的液体、固体以及一个生物体等都可视为热力学系统。对于少量粒子组成的系统或像宇宙这样无限大的系统，就不是热力学研究的对象。 系统以外的其它部分称为外界。 一摩尔物质含有的分子数： 洛施密特常量 阿伏伽德罗常量 标准状态下，单位体积内的分子数： 系统含有大量微观粒子是怎样的“大” 假如有一个“超人”，他从宇宙大爆炸那一刻起与宇宙同时诞生，直到今天仍然健在，若他能够每秒钟数10个分子，则从他诞生时刻数到现今，共数的分子数是 10×4.9×1017 = 4.9×1018个分子 即在137亿年中,分秒不间断地数,到目前数出万分之八点一摩尔。 分子的物质的量 1.热力学系统的分类 孤立系统： 封闭系统： 与外界既交换物质又交换能量的系统。 系统 外界的物质、能量 系统 外界的物质、能量 系统 外界的能量 与外界既不交换物质又不交换能量的系统。 与外界不交换物质但可交换能量的系统。 开放系统： 通常情况下，系统和外界之间总存在着某种形式的相互作用，包括物质和能量的交换。根据相互作用形式，可将系统进行分类。 什么是热现象 组成宏观物体的大量微观粒子(分子、原子等)不停地进行着的无规则运动。 2.热学的研究内容 热学研究有关物质的热运动以及热现象的规律。 什么是热运动 与温度有关的物理性质的变化。 热现象：是热运动的宏观表现。 热运动：是热现象的微观实质。 宏观描述——热力学方法 由观察和实验总结出来的热现象规律，构成热现象的宏观理论，叫做热力学。 热力学系统不同于其他系统的一个特点是，它必须是由大量微观粒子组成的一个整体。 针对热力学系统是由大量微观粒子组成这一个特点，热学研究在方法上也有鲜明的特点，即有宏观描述和微观描述两种方法。 从物质的微观结构出发，即从分子、原子的运动及它们之间的相互作用出发，用统计的方法研究热现象的规律。这个理论叫做统计物理学。 热力学对热现象给出普遍和可靠的结果，并可用以验证微观理论的正确性。 热力学方法的局限性 不能给出决定宏观热现象的微观实质。只能说明描述宏观热现象物理量之间是怎样的关系，而不能说明为什么有这样的关系。 统计物理学能够深入热现象的本质，使热力学理论获得更深刻的意义，给出宏观观测量的微观决定因素。 微观描述方法的局限性 它在数学计算遇到很大的困难，由此而作出简化假设（微观模型）后所得的理论结果常与实验不能完全符合。 热力学和统计物理学，在对热现象的研究上，起到了相辅相成的作用。 * * *