物理第9章-热力学1xue.pptxVIP

热学（Heat）热学是研究与热现象有关的规律的科学。由于物体温度的变化而引起物体性质、形态的变化。热现象是物质中大量分子无规则运动即热运动的集体表现。水的三态（？）的变化，在1atm下O2在90K的温度下液化，N2的77K的温度下液化，液态H2的温度是20K,一度被视为“永久气体”的氦（He)在4k的温度下也变成了液体。热运动：物体中大量分子或原子无规则的运动热现象：热现象的例子：热胀冷缩、相变、高温退磁、超导现象。相变的例子

电磁铁具有很强的磁场，但当其温度超过一定值时，其磁场就消失了。因此在某些应用场合，要注意电磁铁的工作环境的温度。1911年，荷兰科学家昂纳斯发现了一个意想不到的现象，就是当温度下降到4.2K以下时，水银（Hg）的电阻消失了，物质进入了一种新的物态，称之为超导。除了化学成分外，在物理方面，温度是影响物质性能的主要因素，因此温度是热学中最核心的概念。太阳中心的温度是107K,这是热核聚变所需的起码温度。太阳表面的温度是6000K,与之对应的辐射光谱，其峰正好在可见光波段。金星表面的温度为460?C,铅和锌将被熔化。地球表面的平均温度为15?C,109种生物大分子可以在这样的环境生存。超导现象高温退磁

热学的研究方法：1.宏观法最基本的实验规律?逻辑推理(运用数学)------称为热力学。优点：可靠、普遍。缺点：未揭示微观本质。2.微观法.物质的微观结构+统计方法------称为统计力学其初级理论称为气体分子运动论(气体动理论)优点：揭示了热现象的微观本质。缺点：可靠性、普遍性差。在热学研究中宏观法与微观法相辅相成。当代科学实验里能产生的最高温度是108K，最低温度是2?10-8K,上下跨越了16个数量级。

第九章热力学基础

常见的一些现象：一壶水开了，水变成了水蒸气。温度降到0℃以下，液体的水变成了固体的冰块。气体被压缩，产生压强。物体被加热，物体的温度升高。热现象

§9-1热力学的基本概念9-1-1热力学系统在热力学中把要研究的宏观物体（气体、液体、固体）称为热力学系统简称系统。如一杯水，汽缸内气体..系统内它包含极大量的分子、原子。以阿佛加德罗常数NA=6×1023计。外界：系统以外与系统有着相互作用的环境孤立系统：与外界不发生任何能量和物质的热力学系统。封闭系统：与外界只有能量交换而没有物质交换的系统。

描述系统内微观粒子的物理量。如分子的质量m、直径d、速度v、动量p、能量?等。微观量与宏观量有一定的内在联系。例如，气体的压强是大量分子撞击器壁的平均效果，它与大量分子对器壁的冲力的平均值有关。如M、V、E等----可以累加，称为广延量。P、T等----不可累加，称为强度量。2.微观量1.宏观量从整体上描述系统的状态量，一般可以直接测量。对热力学系统的两种描述方法：

状态参量：描述热力学系统状态的物理量。描述气体的状态参量：压强、体积和温度垂直作用在单位容器壁面积上的气体压力。压强（P）：国际单位：帕斯卡（Pa=N/m2）1标准大气压=1.01325×105（Pa）=760mmHg

体积（V）：气体分子自由活动的空间，与分子本身体积的总和完全不同。国际单位：米3（m3）(注意与毫升的换算）温度（T）：温度是表征在热平衡状态下系统宏观性质的物理量。两热力学系统相互接触，而与外界没有热量交换，当经过了足够长的时间后，它们的冷热程度不再发生变化，则我们称两系统达到了热平衡。热力学第零定律：如果两个系统分别与第三个系统达到热平衡，则这两个系统彼此也处于热平衡。

ABCABC温度的宏观定义：表征系统热平衡时宏观性质的物理量。温标——温度的数值表示法。

摄氏温标：t℃水的冰点——0℃水的沸点——100℃0102冰点和沸点之差的百分之一规定为1℃。热力学温标：TKt=-273.15℃水三相点（气态、液态、固态的共存状态）273.16K绝对零度：T=0K

大爆炸后的宇宙温度1039K实验室能够达到的最高温度108K太阳中心的温度1.5×107K太阳表面的温度6000K地球中心的温度4000K水的三相点温度273.16K微波背景辐射温度2.7K实验室能够达到的最低温度（激光致冷）2.4×10-11K

摄氏温标与热力学温标的换算关系：

9-1-2平衡态准静态过程平衡态：一个孤立系统，其宏观性质在经过充分长的时间后保持不变（即其状态参量不再随时间改变）的状态。..............................终了..............................扩散隔板......