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大学物理热学完整ppt课件

目录

contents

热学基本概念与原理

气体动理论与统计规律

热传导、对流与辐射传热方式

相变与相平衡原理及应用

热力学循环与制冷技术基础

热学实验方法与技巧分享

01

热学基本概念与原理

温度

表示物体冷热程度的物理量，是物体分子热运动的平均动能的标志。

热量

在热传递过程中所传递内能的多少，是过程量，与做功相对应。

由大量微观粒子（如分子、原子等）组成的宏观物体，是热学研究的基本对象。

系统从一个状态变化到另一个状态所经历的全部过程，包括等温过程、等压过程、等容过程等。

热力学过程

热力学系统

热量可以从一个物体传递到另一个物体，也可以与机械能或其他能量互相转换，但是在转换过程中，能量的总值保持不变。

内容

ΔU=Q+W，其中ΔU表示系统内能的增量，Q表示系统吸收的热量，W表示外界对系统做的功。

数学表达式

内容

不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其他影响，或不可能从单一热源取热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响，或不可逆热力过程中熵的微增量总是大于零。

数学表达式

对于可逆过程，有dS=(dQ/T)；对于不可逆过程，有dS(dQ/T)，其中S表示熵，T表示热力学温度。

02

气体动理论与统计规律

03

气体分子的速率分布

介绍气体分子速率分布函数的物理意义，以及麦克斯韦速率分布律的内容和应用。

01

气体分子运动论的假设

分子是不断运动的，分子间存在相互作用力，分子间碰撞是弹性的。

02

气体分子的热运动

描述气体分子的热运动特征，如分子的平均速率、方均根速率等。

分析气体分子间的碰撞过程，包括弹性碰撞和非弹性碰撞。

气体分子的碰撞

探讨气体分子间能量交换的方式和规律，如热传导、热辐射等。

气体分子的能量交换

引入平均自由程的概念，描述气体分子在连续两次碰撞间所经过的平均距离。

气体分子的平均自由程

统计规律的基本思想

阐述统计规律在物理学中的基本思想和方法，如概率论和数理统计的应用。

统计规律在气体动理论中的应用

利用统计规律研究气体分子的热运动特征、速率分布、碰撞频率等问题。

统计规律与热力学第二定律的关系

探讨统计规律与热力学第二定律之间的联系和区别，以及它们在描述自然现象方面的互补性。

03

02

01

03

热传导、对流与辐射传热方式

热传导现象

物体内部或物体之间由于温度差异引起的热量传递现象。

热传导规律

热量总是从高温区域向低温区域传递，传递速率与温度差、物体热导率和传热面积成正比。

热传导方程

描述热传导现象的偏微分方程，用于求解物体内部温度分布和热量传递速率。

对流传热现象

流体（气体或液体）中由于宏观运动引起的热量传递现象。

对流传热原理

热量通过流体中的质点携带和传递，传递速率与流体速度、密度、比热容和传热面积有关。

在工业生产、能源利用和环境保护等领域广泛应用，如热交换器、散热器等。

对流传热应用

物体通过电磁波（主要是红外线）传递热量的现象。

辐射传热现象

物体发射和吸收电磁波的过程，不需要介质传递热量。

辐射传热机制

传热速率与物体温度的四次方成正比，可在真空中进行，且不受物体形状和位置限制。

辐射传热特点

复合传热现象

同时存在多种传热方式（热传导、对流和辐射）的传热过程。

复合传热应用

在复杂热工系统和设备中广泛应用，如航天器热控制、电子设备散热等。

复合传热分析

综合考虑各种传热方式的影响，建立相应的数学模型进行求解。

04

相变与相平衡原理及应用

物质从一种相态转变为另一种相态的过程，如固-液、液-气、固-气等相变。

相变现象

一级相变和二级相变。一级相变涉及热量的吸收或释放，体积发生变化；二级相变则无热量交换，体积不变。

分类

相平衡条件

在一定温度和压力下，各相之间达到动态平衡，即各相的化学势相等。

判据

通过比较各相的化学势或自由能来判断相变的方向和限度。

相图

表示物质在不同温度和压力下的相态和相变规律的图形。

要点一

要点二

应用举例

利用相图分析物质的稳定性、溶解度、合金的组成等。

临界点

物质在特定温度和压力下，气液两相界限消失的点，此时气液两相无法区分。

三相点

物质在特定温度和压力下，固、液、气三相共存且平衡的点。

四相点

某些特殊物质在特定条件下，可以出现固、液、气及另一特殊相态（如超导态）四相共存的点。

05

热力学循环与制冷技术基础

1

2

3

详细介绍家用冰箱的结构、工作原理及性能指标，包括压缩式制冷系统和吸收式制冷系统等。

家用冰箱

分析空调设备的制冷原理、系统组成及运行调节方式，讨论其在不同环境下的应用特点。

空调设备

简要介绍一些工业领域常用的制冷设备，如冷水机组、深冷设备等，并分析其应用领域和特殊要求。

工业制冷设备

食品冷藏与加工

讨论制冷技术在食品冷藏、冷冻加工及冷链物流等领域的应用，分析其对食品安全和品