95物理学概论第七热学
高中物理竞赛课件 第七章 热力学基础 (共67张PPT)
dT=0；PV=C dQ=0；PVr=C ΔE=0； Q1-Q2=A净
PVn=C；n=0，1，，
第二定律开氏表述
m Q C T M
第二定律克氏表述
5
等体过程
热 力 学 第 一 定 律 的 应 用 等压过程 摩尔热容 多方过程
等温过程
绝热过程
热 力 学
热力学 第一定律
热机效率
循环过程 致冷系数
m Q C T M
卡诺 热力学第二定律 循环 卡诺热机效率 卡诺致冷系数
6
§7. 1 热力学第一定律
一、关于热力学的一些基本概念 1. 热力学系统（热力学研究对象，简称系统）
1。开放系统：系统与外界既有能量传递，又有质量传递的系统。 2。孤立系统：系统与外界既没能量传递，又没质量传递的系统。 3。封闭系统：系统与外界只有能量传递，没有质量传递的系统。 （a）一般系统：与外界既有功又有热量的传递 （b）透热系统：与外界没有功的交换但有热量的传递 （c）绝热系统：与外界没有热量的传递但有功的交换
11
注意： 1.Q是一个过程量 2.正负号的规定:
Q = E2 E1+ A
Q 0 (系统吸热); Q 0 (系统放热) A 0 (系统对外作功 ); A 0 (外界对系统作功 ) E 0 (系统内能增加 ); E 0 (系统内能减少 )
3.热力学第一定律适用于任何系统的任何过程 （包括非静态过程） 4.对于准静态过程热力学第一定律可表达为：
等体过程
等压过程 摩尔热容 多方过程
等温过程
绝热过程
热机效率
循环过程 致冷系数
卡诺 热力学第二定律 循环 卡诺热机效率 卡诺致冷系数
4
热 力 学 第 热 一 Q= Δ E + A 力 定 学 律 的 应 V A PdV 用 V
电子课件-《物理(第六版)》-A01-4120 第 7 章 热学知识
一、晶体 非晶体
固体可分为晶体和非晶体两类。常见的固态物质中， 石英、云母、食盐、糖、味精等都是晶体，玻璃、松香、 橡胶、沥青等都是非晶体。
第 7 章 热学知识
晶体具有规则的几何形状。如图所示，食盐晶体为立 方体，石英晶体中部呈六棱柱，两头呈六棱锥，明矾晶体 为正八面体。
四、液晶
一些有机化合物在一定温度下呈现出介于固体和液体 之间的中间状态。这种状态下的物质，一方面像液体，具 有流动性；另一方面又像晶体，分子在特定方向排列整齐 ，显示各向异性。人们把这种物质的状态叫作液晶态，把 处于这种状态下的物质叫作液晶。
第 7 章 热学知识
如图所示为固态、液晶态、液态的分子排列示意图。
第 7 章 热学知识
若外界对物体做功，W>0，W 取正号；物体对外界做 功，W<0，W 取负号。
若物体从外界吸热，Q>0，Q 取正号；物体向外界放 热，Q<0，Q取负号。
若物体内能增加，ΔU>0，ΔU 取正号；物体内能减小 ，ΔU<0，ΔU 取负号。
第 7 章 热学知识
三、能量守恒定律
热力学第一定律告诉我们，做功和热传递提供给物体 多少能量，物体内能就增加多少，能量在转化过程中守恒 。
第 7 章 热学知识
要确定物体的温度高低，必须有一个标准，即温标。 常见的温标有两种：摄氏温标和热力学温标。
摄氏温度用t 表示，单位是℃（摄氏度）；热力学温度 用T 表示，单位是K（开尔文），它是国际单位制中的七 个基本量之一。
热力学温度和摄氏温度之间的数量关系是 T=t+273
例如，摄氏温度为t=0℃，用热力学温度表示为T=273 K；热力学温度为T=0 K，用摄氏温度表示为t=-273℃。
大学物理(热学知识点总结)
热力发电
利用高温热源和低温热源 之间的温差，通过热力循 环将热能转化为机械能， 再转化为电能。
04
热传递原理
导热、对流和辐射的原理
01 02
导热原理
导热是物质内部微观粒子（如分子、原子等）相互碰撞，将能量从高温 处传到低温处的现象。导热速率与物质的导热系数、温度梯度以及热流 路径的长度有关。
对流原理
热学的发展历程
古代对热现象的认识
01
人类很早就开始对热现象进行观察和利用，如火的使用、烧制
陶器等。
近代热学的形成
02
随着工业革命和科学技术的发展，热学逐渐形成一门独立的学
科，开始有越来越多的学者对热现象进行研究。
现代热学的应用
03
热学在能源利用、环境保护、航天航空等领域得到广泛应用，
成为推动人类社会发展的重要力量。
大学物理(热学知识点总 结)
• 热学概述 • 热力学第一定律 • 热力学第二定律 • 热传递原理 • 热力学与日常生活
01
热学概述
热学的定义与重要性
定义
热学是一门研究热现象的学科，主要 探讨热量传递、热力学过程和热力学 定律等方面的内容。
重要性
热学是物理学的重要分支之一，与日 常生活、工程技术和科学研究密切相 关，对于理解物质的基本性质和变化 规律具有重要意义。
证明
热力学第一定律也可以通过实验来证明。例如，通过测量封闭系统中热量转移和相应体积变化等实验数据，可以 验证热力学第一定律。
定律的应用实例
实例1
在汽车发动机中，燃料燃烧产生的热量转化为机械能，驱动汽车行驶。这正是 热力学第一定律的应用，即能量从一种形式（化学能）转化为另一种形式（机 械能）。
大学物理热学
2024/1/25
25
潜热和显热计算
潜热计算
潜热是指在相变过程中，物质吸收或放出的 热量，但不引起物质温度的变化。潜热的计 算通常通过克拉珀龙方程或查表法进行。
显热计算
显热是指物质在温度变化时吸收或放出的热 量，它会引起物质温度的变化。显热的计算 可以通过比热容和温度变化量来计算。
2024/1/25
根据具体传热条件，建立物理模型，综合运用热传导、对流和 辐射的传热规律进行分析计算。
材料的导热性能、流体的流动状态、温度分布、表面辐射特性 等。
电子设备散热设计、建筑物节能设计、航空航天器热控制等。
17
04
热力学循环与制冷技术
2024/1/25
18
卡诺循环及其效率
2024/1/25
卡诺循环定义
卡诺循环是一种理想的可逆热力学循环，由两个等温过程 和两个绝热过程组成。
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。
2024/1/25
7
02
理想气体性质及应用
2024/1/25
8
理想气体状态方程
01
理想气体状态方程
pV = nRT，其中p为压强，V为 体积，n为物质的量，R为气体常 数，T为热力学温度。
30
热力发电站工作原理
01 02 03
燃烧系统
热力发电站的燃烧系统主要由锅炉、燃烧器和燃料等组成 。燃料在燃烧器中燃烧产生高温高压的烟气，烟气通过锅 炉受热面将热量传递给锅炉中的水，使水加热变成高温高 压的蒸汽。
汽水系统
高温高压的蒸汽通过管道进入汽轮机，驱动汽轮机旋转做 功。做功后的蒸汽温度降低、压力减小，变成乏汽排入凝 汽器。在凝汽器中，乏汽被冷却水冷却凝结成水，然后通 过给水泵将水再次送入锅炉中加热循环使用。
(大学物理)第七章热力学基础2-3
Vc 3V0
Ⅰ III
PT 0V 00 9P0 T3cV0 Tc 2T 70
a(P0V0T0)
V
Q IC vT b-T a23R9T0-T012R0T
PV m RT M
Q Q IIII IC A PT cΔ-T Eb V aP52R dV 2C T 70v-T9aT-0Tc4R 5 0T
PV T
mR M
期末通知
一、考试时间： 6月29日 （周四）下午 1：30~3：30
二、答疑时间： 6月28日 （周三）下午 1：30 ~ 4：30 晚上 6：30 ~ 9：00 6月29日 （周四）上午 8：30~10：00
地点 实验二楼105室
三、一页开卷的说明： （1）只能用本纸 （2）只能手写，不能打印和复印。
M
V1
(P1V1P2V2)
RT ln P1 P2
p
p1 .I
过程方程：PV=RT=常量 P-V图一条双曲线，称为等温线
p 2
.II
o V1
V2 V
4、绝热过程（adiabatic process） 特点：dQ=0
绝热套
A E0
A-E-M mCVT2-T1
PdV-M mCVdT
PdVVdPmRdT
V2 V
第二节 热力学第一定律对理想气体的应用
绝热线和等温线:
绝热过程曲线的斜率
p
T 常量
Q0
p A papT A C
B
pV 常量
pV - 1dVVdp0
(ddVp)a
-
pA VA
等温过程曲线的斜率
o V A V V B V
绝热线的斜率大于等温 线的斜率.
pV常量
大学物理第7章
第一节 热力学第一定律
（2）热容.对物体加热使物体的温度改变时， 往往需要进行热量的计算.物体吸收热量的多少取 决于什么因素呢？实验表明，物体吸收的热量与 物体的质量和温度的变化量成正比.但是，质量相 等的不同物质，升高相同的温度，吸收的热量一 般是不相等的.为了描述各种物质的吸热能力，人 们引入热容的概念.
第一节 热力学第一定律
2. 功
外界对系统做功是引起系统状态变化的基本方式之一.例如， 活塞压缩气体，活塞对气体做功，气体的状态发生变化.
在力学中，人们把功定义为力与位移这两个矢量的标积，即 dW=F·dr．外力对物体做功的结果会使物体的状态发生变化，在 做功的过程中，它们之间有能量的交换.在热力学中，功的概念要 广泛得多.
根据热力学第一定律可得dqvde77上式考虑对亍气体仍状态变化到状态的有限过程则有qve78根据定体摩尔热容的定义即式73可求出mol理想气体在等体过程中温度升高dt时吸收的热量为dqvcvmdt79将式79代入式77可得decvmdt710第一节热力学第一定律第一节热力学第一定律应该注意虽然式712是由等体过程推导出来的但它丌仅适用亍等体过程而且是计算仸何过程中理想气体内能变化的通用公式
第一节 热力学第一定律
图7- 2 准静态过程
第一节 热力学第一定律
3. 热量与热容
（1）热量.实践经验表明，热力学系统相互作用的 另一种方式是热传递.两个温度不同的系统相互接触后， 热的系统要变冷，冷的系统要变热，最后达到热平衡而 具有相同的温度.这种系统间由于热相互作用(或者说由于 温度差)而传递的能量称为热量，一般用Q来表示.
能的减小来对外界做功；或者外界对系统做功，增加系统的内能，然后
第七章热力学1大学物理PPT课件
2. 气体动理论 —— 微观描述 研究大量数目的热运动的粒子系统，应用模
型假设和统计方法 .
2
§6-1平衡态 理想气体的状态方程
1 气体压强 p ：作用于容器壁上
单位面积的正压力（力学描述）.
p,V,T
单位： 1 P a1 N m 2
o
V
W A 1 B Q A 1 B W A 2 B Q A 2 B
W A 1 B 2 A Q A 1 B 2 A 0
12
写在最后
成功的基础在于好的学习习惯
The foundation of success lies in good habits
13
结束语
当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的， 所以不要放弃，坚持就是正确的。
d W F d lpd S l
dWpdV
W V2 pdV V1
注意：作功与过程有关 . 9
三 热 量（过程量）
通过传热方式传递能量的量度，系统和外界之间
存在温差而发生的能量传递 .
功与热量的异同 1）过程量：与过程有关；
T1 T2
T1 Q T2
2）等效性：改变系统热运动状态作用相同；
1卡 = 4.18 J ， 1 J = 0.24 卡
二 平衡态
一定量的气体，在不受外界的影响下, 经过 一定的时间, 系统达到一个稳定的, 宏观性质不随 时间变化的状态称为平衡态 .（理想状态）
真空膨胀 p
(p,V,T)
p,V,T
(p',V',T)
o
V
p' ,V ' ,T
4
平衡态的特点
大学物理热学PPT课件
02 热学基础概念
温度与热量
温度
描述物体冷热程度的物理量，是 分子热运动剧烈程度的反映。常 用的温度单位有摄氏度、华氏度 和开尔文。
热量
在热传递过程中，传递内能的量 ，单位是焦耳。热量总是从高温 物体传递到低温物体，或者从物 体的高温部分传递到低温部分。
内能与熵
内能
物体内部所有分子热运动的动能和 分子势能的总和，单位是焦耳。内能 是状态函数，只与温度和体积有关。
详细描述
在等压过程中，系统对外界做功的同时，会从外界吸收热量。由于系统压力恒定，可以通过物质的进 出和外界对系统做功来改变系统体积和内能。等压过程在工业上应用广泛，如蒸汽机、汽轮机等。
等容过程
总结词
等容过程是系统体积保持恒定的过程。
VS
详细描述
在等容过程中，系统只发生物质的进出， 不发生对外界做功或外界对系统做功的情 况。由于系统体积恒定，内能变化等于系 统吸收或放出的热量。等容过程在化学反 应中常见，如燃烧、爆炸等反应过程中物 质体积基本保持不变。
05 热学实验
温度测量实验
总结词
掌握温度的测量方法
详细描述
通过实验了解温度的概念，掌握温度计的使用方法，了解各种温度计的工作原 理，如水银温度计、热电偶温度计等。
热力学第二定律的验证实验
总结词
理解热力学第二定律的实质
详细描述
通过实验观察热量自发传递的方向，理解热量不可逆传递的实质，掌握热力学第二定律 的基本概念。
03
制冷方式
根据实现制冷的方法不同，可以分为压缩式制冷、吸收式制冷和吸附式
制冷等。
热电效应
热电效应概述
热电效应是指由于温度差异引起的电势差现象， 主要有塞贝克效应、皮尔兹效应和汤姆逊效应三 种。热电效应在能源转换、测温等领域有重要应 用。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
複習：
1. 平均值與標準偏差的定義及簡單計算。
2. 空氣柱共鳴實驗：
實驗裝置為何？如何判斷聲波波長？如何已知頻率音叉求聲速？
3. 聲音的三要素音調、音量（響度）、音色與波的關係，音調與 高低有關：音
量與 有關，音色則牽涉到聲音 音、 音百分比分配的問題。
4. 請說明琴弦的長短、鬆緊、粗細與所發音關係？
5. 不同樂器彈奏相同的音符，到底有那些相同與相異？
6. 紫外光波長範圍200nm 到400nm 、問其頻率範圍為何？
7. 汽車速率每小時90公里，可以換
算成每秒多少公尺的速率？
8. 右圖在何處速率最大？15
9. 10. 11. 手握裝水杯子在垂直面上做圓週運動，設手長 60cm ，杯口向圓心，則每秒最少要轉幾
週水才不至於流下？
12. 力作用的有兩種表現：1.力⨯作用距離= 變化；
2.力⨯作用時間= 變化。
13. 一物體質量3Kg 、速率5m/s ，則其動能、動量各多少？要在0.1秒的時間內停止下來，
需要多少牛頓的力量？
14. 600W 的電熱器5分鐘內提供多少焦爾熱能？換算成多少卡熱能？這些熱能可以使100
克的水升幾℃？
15. 什麼是ABS ？與緊急剎車的關係為何？
16. 力矩是什麼？其效用為何？
17. 高台跳水的人，如何使身體在空中轉快一點？
18. 壓力的定義為何？
19. 為什麼高山煮飯不易熟？
20. 阿機米德原理：浮力等於 的液體重。
21. 浮力中心（浮心）：浮力的等效作用點。
船舶為何要載重物壓艙？
22. 物體受重力作用，重力的等效作用點稱為 。
23. 為什麼冬天容易中風？引用物理公式說明之。
24. 血管管徑縮為一半，則血管血液流率成為原來的多少倍？
25. 柏努力方程222212112
121gy v p gy v p ρρρρ++=++流體流速越大，則壓力越 26. 為什麼在鐵道旁火車高速通過時,行人會感受到一股吸力？
第七章熱學
溫度是我們感覺的數量化呈現。
把1克的水升高1℃所需能量為1卡，約等於焦耳。
1克冰熔解為水約吸熱80卡；
1克水蒸發為水汽約吸熱540卡。
⊙為什麼冬天摸鐵器較木頭冷？
⊙為什麼海島比較沒有劇烈的溫度變化？
⊙鐵軌為什麼需要間隙？右圖取材於HALLIDAY ⊙為什麼一般物質會熱漲冷縮？Fundamentals of Physics”6ed ⊙冬天溫度低於攝氏零度，為什麼湖底水不會結為冰？
⊙為什麼水結冰體積會膨脹？
70公斤的男性一天消耗熱量為1700大卡到2400大卡林清涼《力學》P362
蛋白質17.6kJ/g；脂肪38.9kJ/g；澱粉17.2 kJ/g.
站著2.6W/kg；走路4.3W/kg；跑步18.0W/kg；睡覺1.1W/kg；
水在密閉溫度環境下會蒸發達到一最大量，此時的水蒸氣壓稱之為。
環境溫度越高水的飽和蒸汽壓越。
改變相對濕度的方法有兩種：1.改變水氣的含量或2.改變溫度。
譬如在密閉的汽車裡開始起霧時，可以打開冷氣，讓冷氣機把水氣凝結帶走；或者打開暖氣，使車內的溫廢升高，飽和水蒸氣壓升高了，相對濕度自然下降。
⊙為什麼會有露水？為什麼冷暖氣房較乾燥？
熱的傳播：傳導、對流、輻射
⊙沒有重力會有對流嗎？
⊙保溫瓶的保溫原理
⊙溫室效應：可見光穿過大氣到達地表後，部分反射、部分會被吸收後以再輻射，再輻射波的波段剛好會被大氣的CO2吸收造成地球。
熱力學第二定律：熱不可能由冷的物體流向熱的物體。
熵表示亂度，熱力學第二定律也可以說：宇宙總熵恆朝增加方向進行，宇宙是朝最大亂度方向演變。