理学热学-李偆版-绪论课件

热学绪论课程总体安排课程安排课程内容包含热力学基础、热力学定律、热传递、热机和热泵等教材参考主要参考李偆版《热学》教材，并辅以其他相关书籍和资料考核方式课堂测验、期中考试和期末考试，并结合平时作业和课堂表现进行综合评定热学的基本概念温度物质内部微观粒子热运动剧烈程度的宏观表现热量在不同温度物体之间传递的能量，由物体温度差引起热力学研究热现象及其与其他形式能量相互转化规律的学科温度的定义物质微观运动温度反映了物质内部微观粒子运动的剧烈程度。热力学温度温度是描述物质冷热程度的物理量，是热力学平衡状态的一个基本参数。温度的量度1温度计使用温度计测量温度2单位常用摄氏度（℃）、华氏度（℉）和开氏度（K）3原理利用物质热胀冷缩的性质温标的建立选择基准点确定两个固定点，例如冰点和沸点。划分刻度在两个固定点之间划分等间距的刻度。定义温标单位确定每个刻度的温度变化值，例如摄氏度或华氏度。热与温度的区别1温度表示物体的冷热程度。2热量物体间由于温度差而传递的能量。3状态温度是物体的状态参量，而热量是能量的传递形式。热的传播方式传导热量通过物质内部的分子运动传递，从温度较高的地方传递到温度较低的地方。例如，将金属勺子放入热水中，勺子柄会变热。对流热量通过流体（液体或气体）的流动传递。例如，沸水时，热量通过对流从锅底传递到水面上。辐射热量通过电磁波传递，不需要介质。例如，太阳的热量通过辐射传送到地球。导热导热是指热量通过物质内部的微观粒子运动传递的过程。热量从温度较高的部分传递到温度较低的部分。热量传递的方向总是从高温物体传递到低温物体。当两个物体接触时，高温物体中的粒子会以热能的形式向低温物体中的粒子传递能量，从而使低温物体的温度升高。导热是热传递的三种方式之一，另外两种是对流和辐射。导热是物质内部的热量传递，而对流和辐射则是物质之间的热量传递。对流对流是指流体（液体或气体）中由于温度差而引起的热量传递方式。当流体的一部分受热温度升高，密度减小而上升，而冷的部分密度较大，温度较低，则下降。这种流体的循环运动就叫做对流。对流是热量传递的重要方式之一，例如，暖气片加热房间、水沸腾时热量传递等都是对流现象。辐射热辐射物体以电磁波的形式向外传递热能的过程，称为热辐射。太阳辐射太阳以电磁波的形式向外辐射热能，为地球提供了光和热。红外辐射所有物体都以红外波的形式向外辐射热能，温度越高辐射越强。热量的测量1定义热量是指在热传递过程中，物体之间传递的能量。2单位热量的单位是焦耳（J），1焦耳等于1牛顿·米。3测量方法常用的热量测量方法有量热法，利用热量计测量热量变化。比热与热容比热比热是单位质量的物质温度升高1摄氏度所需的热量。热容热容是物体温度升高1摄氏度所需的热量。热膨胀物质在温度升高时体积膨胀，温度降低时体积缩小的现象。由于温度升高，分子热运动加剧，分子间平均距离增大，导致物质体积膨胀。热膨胀在工程建设中不可忽视，如桥梁、铁路等都需要考虑热膨胀的影响。相变物质状态变化相变是物质从一种状态转变为另一种状态的过程，例如从固态到液态，或从液态到气态。热量吸收或释放相变通常伴随着热量的吸收或释放，例如，冰融化时吸收热量，而水结冰时释放热量。温度保持不变在相变过程中，虽然物质吸收或释放热量，但其温度保持不变。熔化1固态2液态熔化是物质从固态转变为液态的过程。固态物质在加热时，分子运动加剧，克服了固体内部的吸引力，使物质由固态转变为液态。沸腾1定义液体内部和表面同时发生剧烈汽化，形成大量气泡并上升到液面破裂的过程。2条件液体温度达到沸点，且液体内部气压等于外界气压。3特征大量气泡，剧烈汽化，温度稳定。蒸发1定义液体表面分子获得足够能量，克服液体分子间引力，逃逸到气相的过程。2条件液体表面存在蒸汽压，低于饱和蒸汽压。3影响因素温度、液体表面积、气流速度。凝固从液态到固态凝固是物质由液态转变为固态的过程，其特点是物质的结构变得更加有序。温度下降当液体温度降低至其凝固点时，分子运动减缓，并开始排列成固体结构。能量释放凝固过程中，液体释放能量，称为凝固热。凝华1气态直接变成固态2固态潜热相变热物质在发生相变时吸收或放出的热量称为潜热。熔化热物质从固态变为液态时吸收的热量称为熔化热。汽化热物质从液态变为气态时吸收的热量称为汽化热。凝固热物质从液态变为固态时放出的热量称为凝固热。气体的状态参量压强(P)气体分子对容器壁的撞击所产生的力，单位为帕斯卡(Pa)。体积(V)气体所占的空间大小，单位为立方米(m³)。温度(T)气体分子平均动能的标志，单位为开尔文(K)。摩尔数(n)气体中所含物质的量，单位为摩尔(mol)。气体状态方程1理想气体状态方程描述理想气体状态参数之间关系2pV=nRTp为压强，V为体积，n为摩尔数，R为气体常数，T为温度3应用计算气体状态变化第一定律能量守恒定律，表明能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到另一个物体，总量保持不变。热力学第一定律是能量守恒定律在热现象中的具体表现形式，它揭示了热量、功和内能之间的关系。内能微观角度内能指的是物体中所有微观粒子（原子、分子等）的动能和势能的总和。宏观角度内能是物体的一种状态量，只与物体的状态有关，与物体的运动状态无关。功1热力学定义功是系统与外界之间能量交换的一种形式，通常指系统在外部力的作用下发生的位移。2功的计算功等于力的大小乘以物体在力的方向上移动的距离。3功的单位功的单位是焦耳（J）。热力学第一定律能量守恒一个孤立系统的总能量保持不变，能量既不能凭空产生，也不能凭空消失。能量转化能量可以从一种形式转化为另一种形式，但总能量保持不变。热力学过程系统在热力学过程中，其内能的变化等于外界对系统所做的功与系统从外界吸收的热量的代数和。能量守恒定律1能量守恒一个封闭的系统内，能量的总量保持不变，它只会从一种形式转换为另一种形式，而不会凭空产生或消失。2转化形式能量可以以各种形式存在，例如热能、机械能、化学能和电能，它们之间可以相互转化。3应用广泛能量守恒定律是自然界最基本的法则之一，它在物理学、化学、生物学等各个领域都有广泛的应用。热机及其效率热机定义利用热能做功的机器，将热能转化为机械能。热机效率热机将热能转化为机械能的效率，由热机输出的功与消耗的热量之比决定。热蒸汽机热蒸汽机是一种利用蒸汽膨胀做功的热机。它是工业革命的重要发明，推动了社会生产力的发展。蒸汽机的工