引言及第一章温度

§0-1热学的研究对象、任务、应用

热学的任务：研究物质的热运动以及热运动与其它运动形式之间相互转化所遵循的规律这种随物质冷暖变化而引起物质的物理性质发生变化的现象——热现象或者讲，研究有关物质的热运动以及与热联系的各种规律热学引言1精选ppt研究的对象：大量微观粒子所组成的宏观客体——热力学系统应用：测温热工学和低温技术化学、化工冶金工业在现代科学技术中2精选ppt§0-2热力学系统的宏观描述和微观描述

研究方法宏观理论〔热力学〕微观理论〔统计物理学〕在大量实验的根底上总结出热力学根本定律从气体的微观结构出发，应用力学规律借助统计的方法研究热力学规律优点：简便、可靠、普适缺点：不能解释热现象的本质优点：能解释热现象的本质缺点：数学上的困难3精选ppt§0-3热学开展简史第一时期——热学的早期史，开始于17世纪末，直到19世纪中叶，这时期，积累了大量的实验和观察的事实，关于热的本性展开了研究和讨论，为热力学理论的建立作了准备。第二时期——19世纪中叶到19世纪70年代末，热功相当原理奠定了热力学第一定律的根底，和卡诺理论结合导致了热力学第二定律的形成，与微粒说结合导致了分子运动论的建立。但热力学与分子运动论的开展彼此隔绝的。第三时期——19世纪70年代末到20世纪初，热力学与分子运动论的结合导致了统计物理学的产生。第四时期——起于20世纪30年代，出现了量子统计物理学和非平衡态理论。形成了现代理论物理学最重要的一个部门。4精选ppt内容安排1热力学根底2

统计物理学初步知识3

物性学方面的知识热力学平衡态温度第一章5学时热力学第一定律第二章6学时热力学第二定律第三章5学时气体动理论第四章8学时非平衡过程第五章4学时非理想气体固体和液体第六章7学时相变第七章6学时5精选ppt第一章热力学平衡态温度

§1-1热力学平衡态状态参量

一热力学系统的平衡态热力学系统孤立系统封闭系统开放系统孤立系统各局部宏观性质不随时间变化的状态-------平衡态，否那么为非平衡态〔无能量、无物质交换〕〔有能量、无物质交换〕〔有能量、有物质交换〕例6精选ppt系统呈现平衡态的条件：〔一〕满足热平衡条件系统内部处处温度相等〔二〕满足力学平衡条件系统内部各局部，系统与外界之间到达力学平衡无外场时，压强处处相同〔三〕满足化学平衡条件无外场时，系统各局部化学组成处处相同1条件：孤立系统2热动平衡3理想状态例7精选ppt二状态参量〔物态参量〕对一定质量，一定种类的化学纯的气体系统，需两个参量描述1体积V——

从几何角度来描述的2压强p

——

从力学的角度来描述的3温度T——

从热学的角度来描述的对混合气体：化学参量摩尔数质量

M假设系统在外场中，电磁参量8精选ppt§1-2温度和温度计

一热力学第零定律1.热平衡不动绝热壁A气体B气体A气体B气体导热壁两个系统处于热平衡动9精选ppt2.热力学第零定律绝热壁导热壁A、B、C到达热平衡A、B的状态不变10精选ppt在不受外界影响下，只要A和B同时与C处于热平衡，即使A和B没有热接触，它们仍处于热平衡——热平衡定律Fowler于1939年提出的，称为热力学第零定律3.

温度的概念一切互为热平衡的系统都具有相同的温度11精选ppt温度数值表示法——温标1.

经验温标EmpiricalTemperatureScale

利用某一测温物质的某一测温属性建立的温标例]p=C，气体或液体的体积随T

↑→V↑V=C，气体或液体的压强随T↑→p↑金属丝的电阻随T↑→R↑光强的亮度随温度T↑→亮度↑——经验温标二温度计和温标12精选ppt建立一种经验温标要包含三个要素：〔1〕选择某种测温物质，确定它的测温属性〔2〕对测温属性随温度的变化关系作出规定〔3〕选定标准温度点并规定其数值设：测温参量被测系统与温度计〔测温质〕热平衡时的温度值令：可得：待定常数13精选ppt常用的几种：1选定水的冰点和沸点为标准点，规定1atm下0℃和100℃2选定水的冰点和沸点为标准点，规定1atm下32℉和212℉3选定水的三相点为标准点，温度值选为273.16K——摄氏温标Celsiusscale——华氏温标Fahrenheitscale——开尔文温标〔热力学温标〕与为线性关系：设：冰点时，温度测温参量沸点时，温度测温参量热力学温标：14精选ppt2.

理想气体温标(1).气体温度计

GasThermometer一定质量的气体，p不变，定压气体温度计V不变，定体气体温度计(2).理想气体温标PerfectGasTemperatureScale

规定：标准的温度点选用水的三相点，温度值273.16K对定体气体温度计:该气体在水的三相点时的压强值15精选ppt实验:实验结果说明:1实际气体不是理想的3假设用定压气体温度计.可得2随减小,测得的差别也愈来愈小,不同气体都有同样结果用定体气体温度计测量水的汽点(沸点)的温度16精选ppt结论:(体积V不变)(压强p不变)无论何种气体，无论是定体还是定压所建立的温标，在气体压强趋于零时,都趋于一共同的极限值,这个极限值的温标为理想气体温标:气体的液化点以下和高温1000℃以上不适用最低温度为1K,用氦为测温质17精选ppt3热力学温标ThermodynamicScale

ofTemperature不依赖测温物质和测温属性的温标------热力学温标可用理想气体温标在一定范围内实现热力学温标开尔文在热力学第二定律的根底上建立了这种温标也是理论温标.18精选ppt要点:1规定热力学温标为根本温标,单位:开尔文符号:K2规定水的三相点的热力学温度为273.16K3摄氏温标由热力学温标导出:t=T-273.154.国际温标International

TemperatureScale

国际间协议性温标ITS—90温度范围从0.65K---2357.77K19精选ppt三温度的范围20精选ppt四温度测量的方法〔一〕膨胀测温法玻璃液体温度计双金属温度计-30℃—600℃-80℃—600℃〔二〕压力测温法定体气体温度计压力表式温度计4K—550℃精度高蒸气压式温度计〔三〕电磁学测温法电阻温度计温差热电偶温度计灵敏度高半导体热敏电阻温度计〔四〕辐射测温法频率温度计光学温度计准确度最高，可数字化辐射高温度计〔五〕声学测温法比色高温度计声学温度计噪声温度计灵敏度高21精选ppt§1-4理想气体状态方程

一热力学系统的状态方程假设对于一个一定质量的各向同性的热力学系统，在无外场作用下，可用V、p、T三个参量来描述，实验说明这三者不是独立的。或二理想气体及其状态方程由实验找出理想气体状态方程结论:R——普适气体常量universalgasconstant〔摩尔气体常量〕无论什么气体，多少温度，当p0时，常量，定义用R表示严格遵从的气体——理想气体Equationofstateofperfectgas

22精选ppt——1mol理想气体状态方程对M质量的理想气体，设摩尔质量则有摩尔气体——M质量的理想气体状态方程1理想气体不存在2常温常压下实际气体近似为理想气体在标准状态下，1mol理想气体23精选ppt由理想气体物态方程实验定律1当不变时，常数玻意耳——马略特定律2当不变时，常数——盖吕萨克定律称为气体的体膨胀系数常数——查理定律压强〔温度〕系数3当不变时，4阿伏伽德罗定律在相同T和p，1mol任何气体的V相等24精选ppt三混合理想气体状态方程若气体由A种气体，由B种气体，种理想气体组成道尔顿分压定律：Daltonlawofpartialpressure混合气体压强等于各组分的分压强之和各组分单独存在时与混合气体同温同体积时的压强令为混合气体的摩尔数——混合理想气体物态方程平均摩尔质量25精选ppt四理想气体的p—V—T图1V不变时，投影在p—T图上为等体线是一直线。2T不变时，投影在p—V图上为等温线是一双曲线。3p不变时，投影在V—T图上为等压线是一直线。等温线越靠近原点等压线26精选ppt理想气体状态方程的应用要求:1对的物理内容有全面的理解2确定适宜的研究对象，认真分析状态及过程特征例1]1氧气瓶体积V=30L，充满氧气后压强为p1=130atm,按理当压强下降到p2=10atm时要重新充气，现在每天用v=40L，

p3=1atm的氧气，问一瓶氧气用多少天？27精选ppt例2]一水银气压计管.水银面到管顶的距离为lmm,在标准大气压相当于HmmHg高和温度t1℃下，有一个空气泡进入管中，因此管内水银柱长度减为h1mm,试求修正量ΔP的表达式，引入这个修正量将可以在任何温度t℃管内水银柱的任何高度hmm时利用气压计准确测量气压。例3]一只气球,在标准状态下可带179N的总负载,当上升到气压为0.66atm,温度为-10℃的高度时,气球所带的总负载是多少?(气球体积不变)28精选ppt29精选ppt测温泡待测液体毛细管保持在同一水平，目的使测温泡中气体的体积不变定体气体温度计示意图水银气压计30精选ppt玻璃液体温度计示意图31精选ppt两种线膨胀系数不同的金属组合在一起，一端固定，当温度变化时，两金属热膨胀不同，带动指针偏转指示温度。双金属温度计示意图或可用于温度自动控制。当温度升高时，金属片弯曲与导线相连，实现自动控制。如：冰箱中的温度控制器32精选ppt压缩流体充入弹簧管，使弹簧管的曲率变化，通过杠杆、齿轮等带动指针。测温泡毛细管压力表未测温时，温度计温度为室温T。，压强为p。弹簧管压力表示意图33精选pptA、B两种不同的金属丝C1、C2同种铜丝电位差计参考结冰水混合物〔或液氮〕的杜瓦瓶A和B构成的测量结L置于被测温区34精选ppt调节电阻R改变灯丝亮度当它与待测光源像亮度相等时，灯丝的像消