热学 Heat 第1章温度 17 旬学提纲 演示实验】气体 压强模拟,伽尔顿 板 2005年秋季学期 陈信义编
第1章 温度 热 学 Heat 2005年秋季学期 自学提纲 【演示实验】气体 压强模拟，伽尔顿 板 陈信义编
、关于热学 热学研究宏观物体(大量分子原子糸统,热 力学糸统)与热现拿有关的性质和规律。 外界系统 热现象的本质?火量粒子无规则热运动。 核心概念:温度 如何描述和研究?热力学统计力学
2 热学研究宏观物体（大量分子原子系统，热 力学系统）与热现象有关的性质和规律。 如何描述和研究？ 外界 系统 热现象的本质？大量粒子无规则热运动。 热力学 统计力学 核心概念：温度 一、关于热学
二、热力学的研究方法 研究糸统的宏观性质。 例:研究理想气体的压强 P=? ○孤立糸统 个不受外界影响的糸统,称为孤立糸统。 O孤立糸统的平衡态 在不受外界影响的条件下,糸统的宏观性 质不随时间变化的状态一平衡态
3 一个不受外界影响的系统，称为孤立系统。 二、热力学的研究方法 孤立系统 例：研究理想气体的压强 p =? 研究系统的宏观性质。 孤立系统的平衡态 在不受外界影响的条件下，系统的宏观性 质不随时间变化的状态 — 平衡态
严格定义:对于一个孤立糸统,糸统的无序 程度最大(最混乱)的状态,称为平衡态。 例.平衡态和稳定态 T>T 平衡态 稳定态 哪个是平衡态? 稳定态可以划分成一系列近似的平衡态。 平衡态判据:糸统内部温度均匀、压强均勺
4 严格定义：对于一个孤立系统，系统的无序 程度最大（最混乱）的状态，称为平衡态。 例. 平衡态和稳定态 平衡态 T1 T1 稳定态 T1 T2 稳定态可以划分成一系列近似的平衡态。 哪个是平衡态？ 平衡态判据：系统内部温度均匀、压强均匀。 T1>T2
Q平衡态可以用宏观参量描述 “准静态过程” (P,V,T)平衡态 P,V,T 准静态过程:每一时刻系统都无限接近于平 衡态的过程。 对“无限缓慢”的实际过程的近似描述
5 p,V,T 平衡态可以用宏观参量描述 P V ( p,V,T) “准静态过程” 平衡态 准静态过程：每一时刻系统都无限接近于平 衡态的过程。 对 “无限缓慢” 的实际过程的近似描述
1、热力学( thermodynamics ●用宏观参量描述系统 P, V,T ●实验→)宏观量间基本关系 例.理想气体状态方程 PVEvRT p="r=kr→p=nkr n=N一分子数密度 k=N=1.38×102JK一玻尔兹曼带量
6 p,V,T 1、热力学（thermodynamics） pV = RT 例. 理想气体状态方程 ⚫用宏观参量描述系统 T N R V N T V R p A A = = ⚫实验→宏观量间基本关系 V N n A = —分子数密度 → p = nkT 1.38 10 J K −2 3 = = NA R k — 玻尔兹曼常量
热力学如何定义温度? ○热平衡态:由导热板隔开(或直接接触 的两个系统,达到的共同平衡态。 绝热壁 A: :E::B 绝热壁 导热板 ○热平衡定律(热力学第零定律) 分别与第三个系统处于同一热平衡态的 两个系统必然也处于热平衡
7 热力学如何定义温度？ 热平衡态：由导热板隔开（或直接接触） 的两个系统，达到的共同平衡态。 热平衡定律（热力学第零定律） 分别与第三个系统处于同一热平衡态的 两个系统必然也处于热平衡。 绝热壁 A B 导热板 绝热壁
○定义温度: 两个(或多个)热力学系统处于同一热平衡 态时,它们必然具有某种共同的宏观性质。 这一共同的宏观性质,称为系统的温度 处于热平衡的多个系统有相同的温度。 给出了测温(温标)的原理。 “冷热程度”—日常对温度的理解 ○热力学特点:普遍、可靠。 但微观本质揭示不够
8 定义温度： 两个（或多个）热力学系统处于同一热平衡 态时，它们必然具有某种共同的宏观性质。 处于热平衡的多个系统有相同的温度。 这一共同的宏观性质，称为系统的温度。 “冷热程度”—日常对温度的理解 给出了测温（温标）的原理。 热力学特点：普遍、可靠。 但微观本质揭示不够
2、统计力学( statistical mechanics 物质的宏观性质决定于微观粒子的不停运动。 虽然每个粒子都遵守力学定律,但无法用力学 中的微分方程去描述系统整体运动状态。 对粒子的微观量,例如位置、速度、动量、 转动、振动等,通过统计平均推导系统的热力 学性质,将系统的微观性质与宏观性质联系起 来,这就是统计热力学的研究方法
9 对粒子的微观量，例如位置、速度、动量、 转动、振动等，通过统计平均推导系统的热力 学性质，将系统的微观性质与宏观性质联系起 来，这就是统计热力学的研究方法。 物质的宏观性质决定于微观粒子的不停运动。 虽然每个粒子都遵守力学定律，但无法用力学 中的微分方程去描述系统整体运动状态。 2、统计力学（statistical mechanics）
例.理想气体的压强 演示】气体压强模拟 vix 对器壁单位面积受力作统计平灼得 P na E=mv2—平动动能的统计平均值
10 mvix − mvix 对器壁单位面积受力作统计平均得 P n t 3 2 = 2 2 1 t = m v —平动动能的统计平均值 【演示】气体压强模拟 例. 理想气体的压强