热学精品课程介绍

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热力学全套课件pptx2024新版

热力学全套课件pptx2024新版
物体通过电磁波的形式向外发射能量,同时吸收 其他物体发射的电磁波的现象。
辐射传热定律
基尔霍夫定律、普朗克定律、斯特藩-玻尔兹曼定 律等,描述了辐射传热的基本规律和特性。
辐射传热的应用
在太阳能利用、红外测温、激光技术等领域广泛 应用。
综合传热问题解决方法探讨
综合传热问题
涉及热传导、对流和辐射传热的复杂问题,需要考虑多种 传热机制的相互作用和影响。
03
开放系统
与外界既有能量交换,又有物 质交换的系统。
状态参量与平衡态
01
状态参量
描述系统状态的物理量,如体 积、压强、温度等。
系统在没有外界影响的条件下, 各部分的宏观性质不随时间变化
的状态。
02
平衡态
热力学第零定律与温度概念
热力学第零定律
如果两个系统与第三个系统各自 处于热平衡,则它们之间也必定 处于热平衡。
热力学全套课件pptx
目录
• 热力学基本概念与定律 • 热力学过程与循环 • 热力学第二定律与熵增原理 • 理想气体性质与应用 • 相变与化学反应热力学 • 热传导、对流和辐射传热机制剖析
01
热力学基本概念与定律
热力学系统及其分类
01
孤立系统
与外界没有物质和能量交换的 系统。
02
封闭系统
与外界只有能量交换,没有物 质交换的系统。
范德华方程的适用范围
适用于中低压、中低温条件下的真实气体行为描述。在高压或低温条件下,需要考虑更复 杂的分子间相互作用和量子效应。
05
相变与化学反应热力学
相平衡条件及相变潜热计算
相平衡条件
在相变过程中,物质各相之间达到平衡 状态的条件。包括温度、热计算

热学精品课程建设情况汇报

热学精品课程建设情况汇报

《热学》精品课程建设情况汇报课程负责人:张怀德课程组成员:王保全教授杨海莲硕士研究生讲师王红梅硕士研究生刘志华硕士研究生试验师刘辉兰在读硕士讲师各位专家各位领导:我们汇报分为五个问题:一、课程简介;二、师资结构;三、教学条件;四、教学状态;五、存在问题;一、课程简介热学是物理专来的一门重要的专业基础课,我自1983年担任该课程至今已有二十多年了,二十多年来我深深体会到搞好热学课程的教学,不仅关系到学生对热学知识的掌握,还关系到后续课程热力学为统计物理的学口。

特别对学生的物理学思维方式,创新能力的培养有不可估量的影响,基于热学课程的这一重要地位,加强热学课程建设有其特殊重要的意义。

因此,在热学教学过程中我通过不断转变的教育方法,在教学理念教学方法和教学质量上狠下功夫在教学内容和教学方法的改革方面做了一些工作。

二、师资结构《热学》课程现有教师6人,其中正教授2人,讲师3人,1名专职实验师,硕士生4人。

教师队伍结构比较合理。

二人曾在北京师范大学进修过相关课程,1人正在山东大学攻读硕士学位.年工作均在300学时以上,先后发表论文60余篇,省、校级科研课题6项,出版专著4部,其中有《热学》《力学》《普通物理学》《大学物理实验》等。

这些人先后在北京师范大学、华东师范大学、山东大学、山东师范大学等院校进修相关课程,或做访问学者,从而形成了一支结构合理的教学梯队。

三、教学条件为保证教学内容伯不断更新根据我院实际情况,我们多次修订过热学教学大纲,以保证知识的科学性,完整性和针对性,本课程以国家“十五"规划教材—-北京大学的李椿教授和面向21世纪教材—-南京大学的秦允豪教授所编《热学》为教材,并以九五重点教材-—赵凯华教授编写的《热学》为教参,先后对教学内容进行了多次增减。

并自制课件,不断更新电子教案。

充分利用热学实验使理论教学和实验教学有机结合.四、教学状态1、认真备课,我觉得编写教案组织教学是教师的极其重要的一个环节,每位老师都有自己的特色,都有自己的经验。

热学-兰州大学物理学院

热学-兰州大学物理学院

热学课程教学大纲一、课程说明课程名称:热学所属专业:物理学专业本科学生课程性质:大类平台课程学分:3分主要先修课程和后续课程:(1)先修课程:高等数学,力学。

(2)后续课程:热力学与统计物理,电磁学,原子物理学,固体物理。

课程简介、目标与任务:“普通物理学”课程是理科物理类专业的重要基础课,由力学、热学电磁学、光学和原子物理学这五个部分组成。

各个部分单独设课,“热学”是其中继“力学”后的第二门课程。

“普通物理学”课程的“目的是使学生系统地了解和掌握物理学的基本概念、基本原理、基本知识、基本思想“和方法,以及它们的实验基础;了解物理学的发展方向及物理学与其它自然科学和社会科学等的关系;培养学生进一步学好物理学的兴趣,提高学生的自学能力、分析和解决问题的能力;逐步帮助学生建立科学的自然观、世界观和方法论。

”“热学”课程在物理类专业一年级第二学期开设。

通过“热学”课程的学习,使学生认识物质热运动形态的特点、规律和研究方法,深刻地理解热运动的本质,较为系统地掌握热力学、气体动理论和物性学的基础知识,能独立解决今后学习中遇到的一般热学问题,为进一步学习电磁学、原子物理学、理论物理热力学和统计物理等后续课程打下良好的基础。

教材:《热学》(第二版),李椿等编,高等教育出版社,2008主要参考书:1. 《热学》(第二版)习题分析与解答,宋峰常树人编,高等教育出版社,20102. 《热学》(第二版)常树人编,南开大学出版社,20092.《热学教程》,包科达编,科学出版社,20073. 《热学》(第二版),张玉民编,科学出版社,20064.《新概念物理教程·热学》(第二版),赵凯华等编,高等教育出版社,20055.《普通物理学教程·热学》(第二版),秦允豪编,高等教育出版社,20046. 《热学》(第二版),李洪芳编,高等教育出版社,2001二、课程内容与安排绪论(1学时)第一节热学研究的对象和方法第二节热学发展简述主要内容:热学研究的对象热现象热运动热力学统计物理学气体动理学理论物性学热学研究的方法宏观量微观量宏观量与微观量的关系热学发展简史热学常用物理量的符号热学常用物理量的单位基本物理常量基本物理常量的国际推荐值物理量的数量级物质世界的层次分子的典型数据热学课程的特点【掌握】:热学研究的对象热运动热学研究的方法宏观量微观量宏观量与微观量的关系热学课程的特点【了解】:热学发展简史热学常用物理量的符号热学常用物理量的单位物理量的数量级分子的典型数据物质世界的层次【难点】:深入理解热学是适用于宏观和微观的普适理论宏观理论和微观理论的本质关系第一章温度(5学时)第一节平衡态状态参量第二节温度第三节气体的物态方程主要内容:平衡态热动平衡对平衡态的描述力学平衡热学平衡化学平衡相变平衡状态参量几何参量力学参量化学参量电磁参量热接触热平衡热动平衡的条件热力学第零定律温度及温标建立温标的要素水的冰点水的汽点水的三相点经验温标华氏温标摄氏温标理想气体温标热力学温标国际实用温标ITS-90 温度计液体温度计定体气体温度计定压气体温度计物态方程气体物态方程玻意耳定律阿伏伽德罗定律理想气体物态方程普适气体常量阿伏伽德罗常量玻尔兹曼常量洛施密特常量道尔顿分压定律混合理想气体的物态方程分体积定律平均摩尔质量体积分数压强分数摩尔质量分数质量分数物质的量分数混合理想气体的密度非理想气体物态方程范德瓦耳斯方程范德瓦耳斯气体昂内斯方程【重点掌握】:平衡态热动平衡热动平衡的条件热力学第零定律温度及温标的概念理想气体物态方程范德瓦耳斯方程【掌握】:对平衡态的描述力学平衡热学平衡化学平衡相变平衡状态参量几何参量力学参量化学参量热接触热平衡建立温标的要素水的冰点水的汽点水的三相点经验温标理想气体温标热力学温标玻意耳定律阿伏伽德罗定律普适气体常量阿伏伽德罗常量玻尔兹曼常量洛施密特常量道尔顿分压定律混合理想气体的物态方程【了解】:国际实用温标ITS-90华氏温标摄氏温标温度计液体温度计定体气体温度计定压气体温度计各种物态方程平均摩尔质量体积分数压强分数摩尔质量分数质量分数物质的量分数混合理想气体的密度非理想气体物态方程昂内斯方程【难点】:平衡态热动平衡温度及温标概念的建立物态方程的建立第二章气体分子动理论的基本概念(6学时)第一节物质的微观模型第二节理想气体的压强第三节温度的微观解释第四节分子力第五节范德瓦耳斯气体的压强主要内容:气体动理学理论的基本论点分子论点热运动论点分子力论点统计论点布朗运动的微观解释统计规律性与涨落现象偶然性与必然性的关系统计性假设平均值加权平均统计平均理想气体的微观模型理想气体压强公式的推导气体压强的微观解释用不同的简化模型推导理想气体压强公式理想气体分子平均平动动能与热力学温度的关系温度的微观解释对理想气体定律的推证阿伏伽德罗定律道尔顿分压定律分子间力伦纳德-琼斯模型短程力分子间力势能常用分子间力势能模型微观粒子的弹性碰撞模型分子有效直径分子直径与热力学温度的关系分子间力的平衡距离分子间斥力的有效作用距离分子间引力的有效作用距离分子间力的典型数据分子体积引起的修正分子间引力所引起的修正范德瓦耳斯常量b 范德瓦耳斯常量a范德瓦耳斯气体的压强范德瓦耳斯气体的压强与理想气体的压强范德瓦耳斯方程的适用范围范德瓦耳斯气体的摩尔体积【重点掌握】:气体动理学理论的基本论点理想气体的微观模型气体压强的微观解释温度的微观解释【掌握】:理想气体压强公式的推导用不同的简化模型推导理想气体压强公式理想气体分子平均平动动能与热力学温度的关系对理想气体定律的推证常用分子间力势能模型微观粒子的弹性碰撞模型分子有效直径的概念分子体积引起的修正分子间引力所引起的修正范德瓦耳斯气体的压强【了解】:布朗运动的微观解释分子间力来源分子直径与热力学温度的关系分子间力的平衡距离分子间斥力的有效作用距离分子间引力的有效作用距离分子间力的典型数据范德瓦耳斯常量b范德瓦耳斯常量a范德瓦耳斯方程的适用范围【一般了解】:偶然性与必然性的关系统计性假设算术平均几何平均加权平均统计平均范德瓦耳斯气体的压强与理想气体的压强用迭代法计算范德瓦耳斯气体的摩尔体积【难点】:各种简化模型的建立方式物体内分子之间的相互作用和分子的热运动决定其宏观性质理想气体压强公式的推导宏观量的微观本质第三章气体分子热运动速率和能量的统计分布(11学时)第一节气体分子的速率分布率第二节用分子射线实验验证麦克斯韦速度分布律第三节玻尔兹曼分布律重力场中微粒按高度的分布第四节能量按自由度均分定理主要内容:分布函数速率分布函数速率分布函数的归一化条件麦克斯韦速率分布律麦克斯韦速率分布曲线的特征麦克斯韦速率分布律的适用范围随机事件概率概率加法定理概率乘法定理概率分布函数气体分子的最概然速率麦克斯韦速率分布函数的约化形式用麦克斯韦速率分布函数求平均值气体分子的平均速率和方均速率用麦克斯韦速率分布函数求分子数误差函数的计算气体分子速率其他特征速率麦克斯韦速度分布律麦克斯韦速度分布曲线的特征麦克斯韦速度分布函数的约化形式速度空间麦克斯韦速度分布函数与麦克斯韦速率分布函数的关系麦克斯韦速度分布函数的定义域气体分子速度分量的最概然值、平均值和方均根值分子通量公式泻流分子束泻流存在的条件麦克斯韦发射分布麦克斯韦发射分布的约化形式麦克斯韦速率分布律的实验验证密勒和库士实验葛正权实验等温大气等温气压公式气压计和高度计玻尔兹曼分布律重力场中微拉按高度的分布阿伏伽德罗常量的测定大气标高大气粒子总数大气的温度结构标准大气负绝对温度自由度分子运动的自由度分子的平动自由度分子的转动自由度分子的振动自由度刚性分子和非刚性分子的自由度线形分子和非线形分子的自由度能量均分定理理想气体的内能理想气体热容的经典理论能量均分定理的应用限度量子理论对气体热容量的解释【重点掌握】:麦克斯韦速率分布律麦克斯韦速度分布律玻尔兹曼分布律能量均分定理【掌握】:麦克斯韦速率分布曲线的特征麦克斯韦速率分布律的适用范围气体分子的最概然速率用麦克斯韦速率分布函数求平均值、气体分子的平均速率和方均速率用麦克斯韦速率分布函数求分子数麦克斯韦速度分布曲线的特征分子通量公式等温大气等温气压公式重力场中微拉按高度的分布分子运动的自由度理想气体的内能理想气体热容的经典理论【了解】:分布函数随机事件概率概率加法定理概率乘法定理气体分子特征速率的量纲分析麦克斯韦速率分布函数的约化形式麦克斯韦发射分布麦克斯韦速率分布律的实验验证密勒和库士实验葛正权实验大气标高能量均分定理的应用限度量子理论对气体热容量的解释【一般了解】:误差函数的计算麦克斯韦发射分布的约化形式阿伏伽德罗常量的测定大气粒子总数大气总质量大气的温度结构大气的均质层标准大气负绝对温度【难点】:速率分布函数及分布函数的统计意义麦克斯韦速率及速度分布律函数的统计意义及应用玻尔兹曼分布律的统计意义及应用第四章气体内的输运过程(5学时)第一节气体分子的平均自由程第二节输运过程的宏观规律第三节输运过程的微观规律主要内容:气体分子的碰撞频率气体分子的碰撞截面气体分子的平均自由程气体分子的平均相对速率与平均速率的关系分子的自由程分布函数穿过指定截面的分子的平均自由程分子穿过指定截面前最后一次受碰处至截面的平均距离黏性现象牛顿黏性定律黏度系数黏性现象的微观解释热传导现象傅里叶定律热导率热传导现象的微观解释热传导与电传导扩散现象菲克定律扩散系数扩散现象的微观解释黏度系数、热导率、扩散系数与压强的关系黏度系数、热导率、扩散系数与温度的关系黏度系数、热导率、扩散系数彼此之间的关系黏度系数、热导率、扩散系数的数量级低压下气体的黏性现象低压下气体的热传导现象容器对其内的低压气体分子的碰撞频率和平均自由程的限定估算分子有效直径的方法的比较分子热运动的典型数据【重点掌握】:气体分子的碰撞频率气体分子的碰撞截面气体分子的平均自由程黏性现象热传导现象扩散现象【掌握】:牛顿黏性定律及其微观解释傅里叶定律及其微观解释菲克定律及其微观解释低压下气体的黏性现象低压下气体的热传导现象容器对其内的低压气体分子的碰撞频率和平均自由程的限定【了解】:黏度系数、热导率、扩散系数与压强、温度的理论和实验比较黏度系数、热导率、扩散系数彼此之间的关系黏度系数、热导率、扩散系数的数量级估算分子有效直径的方法的比较分子热运动的典型数据【一般了解】:穿过指定截面的分子的平均自由程分子穿过指定截面前最后一次受碰处至截面的平均距离的概念【难点】:气体分子的碰撞频率、气体分子的碰撞截面、气体分子的平均自由程的概念的建立分子穿过指定截面前最后一次受碰处至截面的平均距离第五章热力学第一定律(10学时)第一节热力学过程第二节功第三节热量第四节热力学第一定律第五节热容焓第六节气体的内能焦耳-汤姆孙实验第七节热力学第一定律对理想气体的应用第八节循环过程和卡诺循环主要内容:热力学过程准静态过程非静态过程作功体积功作功的计算过程曲线示功图广义坐标广义位移广义力广义功绝热过程绝热功内能热量传热传热的计算热容量比热容摩尔热容焓作功与传热都是过程量作功与传热的等当性热力学第一定律能量守恒定律第一类永动机符号规定焦耳实验绝热自由膨胀过程等内能过程理想气体的内能焦耳-汤姆孙实验绝热节流膨胀过程等焓过程焦耳-汤姆孙效应焦耳-汤姆孙系数理想气体的焓反转温度理想气体的宏观定义迈耶关系热功当量的测定热力学第一定律对理想气体的应用等体过程等压过程等温过程绝热过程多方过程等热容过程直线过程理想气体绝热过程方程泊松公式循环热机的工作原理正循环的效率制冷机与热泵的工作原理逆循环的制冷系数符号规定卡诺热机卡诺循环理想气体卡诺循环的效率理想气体逆向卡诺循环的制冷系数奥托循环狄塞尔循环斯特林循环回热式循环热机与热泵的组合应用【重点掌握】:热力学过程准静态过程作功体积功作功的计算绝热功内能热量热容量比热容摩尔热容焓理想气体的宏观定义迈耶关系热力学第一定律对理想气体的应用循环热机的工作原理正循环的效率逆循环的制冷系数【掌握】:理想气体的内能理想气体绝热过程方程泊松公式【难点】:绝热过程多方过程第六章热力学第二定律(6学时)第一节热力学第二定律第二节热现象过程的不可逆性第三节热力学第二定律的统计意义第四节卡诺定理第五节热力学温标第六节应用卡诺定理的例子主要内容:热力学第二定律开尔文表述克劳修斯表述第二类永动机热力学第二定律的适用范围热力学第二定律两种表述的等效性可逆过程不可逆过程各种不可逆过程互相关联热力学第二定律的实质论证过程的不可逆性的方法不可逆过程的特点孤立系统宏观状态和微观状态气体自由膨胀的不可逆性热力学第二定律的统计意义卡诺定理可逆卡诺循环的效率不可逆卡诺循环的效率对于制冷机类似卡诺定理的结论卡诺定理的推广任意正循环的效率卡诺定理的应用热力学温标的引入热力学温标与理想气体温标和摄氏温标的关系内能随体积的改变与物态方程的关系定压摩尔热容与定体摩尔热容的关系【重点掌握】:热力学第二定律开尔文表述克劳修斯表述热力学第二定律两种表述的等效性可逆过程不可逆过程热力学第二定律的实质卡诺定理【掌握】:孤立系统宏观状态和微观状态气体自由膨胀的不可逆性热力学第二定律的统计意义【难点】:论证过程的不可逆性的方法不可逆过程的特点第七章固体(1学时)第一节晶体第二节晶体中粒子的结合力和结合能第三节晶体中粒子的热运动主要内容:物质的聚集态凝聚体固体液体气体晶体与非晶体单晶体和多晶体长程有序晶体中粒子的结合力晶体弹性的微观解释晶体中粒子的热运动热振动杜隆-珀蒂定律晶体热膨胀的微观解释晶体线膨胀率的计算非晶态固体过冷液体短程有序【重点掌握】:晶体中粒子的热运动热振动杜隆-珀蒂定律【掌握】:晶体与非晶体单晶体和多晶体晶体中粒子的结合力晶体弹性的微观解释晶体热膨胀的微观解释第八章液体(4学时)第一节液体的微观结构液晶第二节液体的彻体性质第三节液体的表面性质主要内容:液体与晶体和气体的比较液体的宏观特征液体的微观结构定居时间液体各向同性液晶外界因素对液晶的影响显示技术液体的表面性质表面张力表面层表面张力的微观解释表面张力系数影响表面张力系数的因素表面活性物质球形液面下的附加压强拉普拉斯公式柱形液面下的附加压强马鞍形液面下的附加压强接触角润湿和不润湿附着层附着力和内聚力润湿和不润湿的微观解释毛细现象毛细管【重点掌握】:液体的表面性质表面张力表面层表面张力的微观解释表面张力系数球形液面下的附加压强接触角毛细现象【掌握】:润湿和不润湿附着层附着力和内聚力润湿和不润湿的微观解释第九章相变(5学时)第一节单元系一级相变的普遍特征第二节气液相变第三节克拉珀龙方程第五节范德瓦耳斯等温线对比物态方程第六节固液相变第七节固气相变三相图主要内容:元单元系二元系多元系相相变一级相变单元系一级相变相变中体积的改变相变潜热内潜热和外潜热汽化蒸发气液等温相变饱和蒸气与液体平衡汽化曲线相平衡曲线饱和蒸气压影响饱和蒸气压的因素饱和蒸气压与液面曲率的关系凝结过冷蒸气亚稳态凝结核云雾的形成云室沸腾沸腾的条件过热液体亚稳态汽化核泡室暴沸临界等温线临界点临界态临界参量临界温度临界压强临界摩尔体积克劳修斯—克拉珀龙方程沸点与压强的关系正常沸点高压锅蒸气压方程由蒸气压方程求潜热沸点与海拔高度的关系兰州市区水的沸点熔点与压强的关系正常熔点范德瓦耳斯等温线亚稳平衡范德瓦耳斯气体的临界参量临界系数由临界参量确定范德瓦耳斯常量对应态对应态定律熔化凝固熔化曲线凝固时体积的改变升华凝华升华曲线升华与蒸发升华热与汽化热和熔化热的关系三相点相图三相图【重点掌握】:单元系一级相变相变中体积的改变相变潜热克劳修斯—克拉珀龙方程【掌握】:气液等温相变饱和蒸气与液体平衡汽化曲线相平衡曲线【难点】:临界等温线临界点临界态临界参量范德瓦耳斯等温线亚稳平衡制定人:蔡让岐毛延哲审定人:批准人:日期:。

《热 学》课件

《热      学》课件
详细描述
热力学第三定律在低温技术和超导研 究中有着重要的应用。例如,在超导 材料的制备和研究中,需要充分考虑 和利用热力学第三定律来理解和控制 材料的物理和化学性质。
CHAPTER
05
热机与制冷机
热机的工作原理与效率
热机工作原理
热机是利用热能转换为机械能的装置,通过高温热源吸收热量,经过一系列的物理和化学变化,将热能转换为机 械能。
影响因素
物质的导热系数、温度梯度、物质的性质等。
对流
定义
对流是流体内部由于温度差异引起的流动,从而将热 量从高温部分传向低温部分的过程。
机制
对流的发生依赖于流体的流动,包括自然对流和强制 对流。
影响因素
流体性质、温度差、流速等。
辐射
定义
01
辐射是热量通过电磁波的形式传递的过程。
机制
02
物体通过吸收、发射和反射电磁波来传递热量,不受物质媒介
详细描述
保温杯利用热的不良导体减缓热量传递速度,达到保温效果;制冷技术利用相变 原理实现温度降低;能源利用方面,热能转换和利用技术为人类提供了大量的能 源。
CHAPTER
02
热量传递方式
热传导
定义
热传导是热量在物体内部由高温部分传向低温部 分的过程。
机制
热传导主要通过分子、原子等微观粒子的振动和 相互碰撞传递热量。
热力学第二定律
总结词
第二类永动机的不可能性
详细描述
根据热力学第二定律,第二类永动机是不可 能实现的。第二类永动机是指能够从单一热 源吸热使之完全变为机械功而不引起外界变 化的机器。由于违反了熵增加原理,因此不
可力学第二定律的应用
要点二
详细描述

热学李椿第三版复习资料

热学李椿第三版复习资料

热学李椿第三版复习资料热学李椿第三版复习资料热学是物理学中的一个重要分支,它研究的是热量的传递、转化和相互作用。

而李椿的《热学》第三版是热学领域的经典教材之一,被广大学生和研究者所喜爱和使用。

本文将介绍《热学》第三版的复习资料,帮助读者更好地掌握和理解热学知识。

首先,我们来了解一下《热学》第三版的内容结构。

该教材分为七个章节,分别是热力学基础、理想气体的热力学、热力学第一定律、理想气体的过程、热力学第二定律、热力学函数和相变等。

每个章节都涵盖了热学领域的重要知识点,从基础概念到高级理论都有所涉及。

在复习《热学》第三版时,我们可以按照章节的顺序进行学习和总结。

首先,我们可以重点关注热力学基础这一章节。

在这一章节中,我们可以学习到热力学的基本概念和基本定律,如温度、热量、功、内能等。

同时,还可以了解到热力学系统的性质和状态方程等内容。

通过对这些基础知识的掌握,我们可以为后续章节的学习打下坚实的基础。

接下来,我们可以深入学习理想气体的热力学。

理想气体是热学领域中的一个重要概念,它在实际应用中具有广泛的意义。

在这一章节中,我们可以学习到理想气体的状态方程、内能、焓、熵等热力学函数的计算方法。

同时,还可以了解到理想气体的特殊过程和理想气体的热力学性质等内容。

通过对理想气体的热力学的学习,我们可以更好地理解和应用热力学知识。

在热力学第一定律这一章节中,我们可以学习到能量守恒定律在热学领域中的应用。

通过学习热力学第一定律,我们可以了解到热力学系统内能的变化和热量、功的关系。

同时,还可以学习到热力学过程中的能量转化和能量传递等内容。

通过对热力学第一定律的学习,我们可以更好地理解和分析热力学系统的能量变化。

在理想气体的过程这一章节中,我们可以学习到理想气体在不同过程中的热力学性质。

通过学习理想气体的过程,我们可以了解到等温过程、绝热过程、等容过程和等压过程等不同过程中的热力学性质和计算方法。

同时,还可以学习到理想气体的循环过程和热机效率等内容。

热学教程第一章平衡态;热零律和温度;温标;理气方程

热学教程第一章平衡态;热零律和温度;温标;理气方程

这说明:在压强极低的极限情况下,气体温度 计只取决于气体的共性,而与特定气体的特殊性 质无关。根据气体在P→0的极限情况下遵循的普 遍规律建立的温标,称为理想气体温标。
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2.理想气体温标 P T 273.16K lim 定容:
ptr 0 P tr
定压:
V T 273.16K lim p 0V tr
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由于气体温度计设备复杂,而且受到测温范围 的限制,不能满足科学技术上的需要.为了便于温 度的实际测量,国际上决定采用国际实用温标来逼 近热力学温标。 由于摄氏温标是历史上沿用已久的一种温标, 为了温标的统一,1960年国际计量大会规定由热 力学温标重新定义摄氏温标:
t T 273.15
三、热力学温标 完全不依赖于任何测温物质及其特殊性质的 温标。它是一种理想温标,无法直接实现(在第三章
引入)。
理想气体温标在 它所确定的测温范 围内与热力学温标 完全一致
理想气体温标在 所确定的测温范围 内实现了热力学温 标
所以:两种温标的温度都用T 表示,单位都 用K,而不再加以区分。 热力学温标所确定的温度叫热力学温度。
T T ( P ,V )
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也可以写成隐函数的形式:
f ( P ,V , T ) 0
此即为物态方程或称为状态方程,具体形式 由试验确定。 二.理想气体状态方程: 1、气体的实验定律: (1)波意耳—马略特定律:一定质量的气体, 在T不变时,P 和V 成反比,即
PV 常量
常量由气体的质量、种类、温度决若隔板为“导热板”,则A、B两系统状态不能 独立地改变, 一个系统状态的变化会引起另一 系统状态的变化。金属板即为导热板。 两个系统通过导热板的相互接触叫热接触。 两个发生热接触的系统,经过一段时间后, 达到了温度相同的状态,我们就说这两个系统 达到了热平衡。 注意:热平衡的概念不同于平衡态。平衡态的概 念要求系统的一切宏观性质不随时间变化,需满 足热学的、力学的、化学的各种平衡条件,而满 足热平衡条件的系统,其他方面不一定满足平衡 条件。

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热学在建⽴发展过程中孕育产⽣的热⼒学和统计物理学知识与⽅法是研究多体问题的有效⼿段,从⽽成为现代物理的重要基础。

近年来由于计算机⽹络的普及,使得现代远程教育⼯程形成开放式教育⽹络,其发展极为迅速,这对充分利⽤和优化中国教育资源,构建终⾝教育体系,普及与提⾼全民素质,降低教育成本,让民众充分享有受教育的权利和条件等都有深远的影响。

对中国⼭西芮城西侯度旧⽯器时代遗址的考古研究,说明⼤约180万年前⼈类已开始使⽤⽕;约在公元前⼆千年中国已有⽓温反常的记载;在公元前,东西⽅都出现了热学领域的早期学说。

中国战国时代的邹衍创⽴了五⾏学说,他把⽔、⽕、⽊、⾦、⼟称为五⾏,认为这是万事万物的根本。

古希腊时期,赫拉克利特提出:⽕、⽔、⼟、⽓是⾃然界的四种独⽴元素。

这些都是⼈们对⾃然界的早期认识。

1714年,华伦海特改良⽔银温度计,定出华⽒温标,建⽴了温度测量的⼀个共同的标准,使热学⾛上了实验科学的道路。

经过许多科学家两百年的努⼒,到1912年,能斯脱提出热⼒学第三定律后,⼈们对热的本质才有了正确的认识,并逐步建⽴起热学的科学理论。

历史上对热的认识,出现过两种对⽴的观点。

18世纪出现过热质说,把热看成是⼀种不⽣不灭的流质,⼀个物体含有的热质多,就具有较⾼的温度。

与此相对⽴的是把热看成物质的⼀种运动的形式的观点,俄国科学家罗蒙诺索夫指出热是分⼦运动的表现。

针对热质说不能解释摩擦⽣热的困难,许多科学家进⾏了各种摩擦⽣热的实验,特别是朗福德的实验,他⽤钝钻头钻炮筒,因钻头与炮筒内壁摩擦,在⼏乎没产⽣碎屑的情况下使⽔沸腾;1840年以后,焦⽿做了⼀系列的实验,证明热是同⼤量分⼦的⽆规则运动相联系的。

焦⽿的实验以精确的数据证实了迈尔热功当量概念的正确性,使⼈们摈弃了热质说,并为能量守恒定律奠定了实验基础。

热学讲义

热学讲义

《热学》绪论共0.5讲热学发展简史一、热学发展简史在远生活钻木器、古时代,上就接取火铁器和人们触到许且用火陶器。

在生产多热现制造出和象:铜商周的青铜器1.官窑:南宋2定窑宋河北曲阳宋2.定窑:宋,河北曲阳宋代五3.汝窑:宋,河南宝丰五大4.哥窑:南宋,浙江龙泉大名窑窑5.均窑:宋,河南禹县19汽命人在的世纪机是的主类自改造重大广泛的第一次要标志,使用火自然方胜利。

瓦特早期蒸汽机使用蒸工业革这是以后,面取得61807年,热机被美国人富尔顿应用于轮船.718223年被用于火车和铁路。

89但由于古代和中世纪的生产发展缓慢,十八世纪初之前,热学还不能作为一门科学建立起来。

热学的早期史,开始于18世纪初直到19世纪中叶,这个时期积累了大量的实验和观察事实。

关于热的本性展开了研究和争论,为热力学理论的建立作了准备,在19世纪前半叶出现的热机理论和热功相当原理已经包含了热力学的基本思想。

热是什么?10用热做功——存在限制否?第二时期从19世纪中叶到19世纪70年代末。

这个时期发展了唯象热力学。

这些理论的诞生直接与热功相当原理有关。

热功相当原理奠定了热力学第一定律的基础。

它和卡诺理论结合,导致了热力学第二定律卡诺Sadi Carnot 的形成。

卡诺循环11克劳修斯ClausiusR.R. Clausius熵的引入12热的微观图象?热功相当原理跟微粒说(唯动说)结合则导致了分子运动论的建立。

而在这段时期内唯象热力学和分子运动论的发展还是彼此隔绝的。

的发展还是彼此隔绝的麦克斯韦James Clerk Maxwell分子速度分布律13统计物理第三时期是唯象热力学的概念和分子运动论的概念结合的结果,最终导致了统计热力学的产生。

它开始于19世纪玻耳兹曼70年代末玻尔兹曼的经典工作,止于20世纪初。

这时出现了吉布斯在统计力学方面的基础工作。

Ludwig Boltzmann从20世纪30年代起,热力学和统计物理学进入了第四个时期,这个时期内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。

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讲授的主要课程和实践性教学
编号 1 2 3 4 5 6 热学 量子力学 数理方法 电动力学 统计物理 本科毕业毕业论文 课程名称 课程类别 本科专业课 本科专业课 本科专业课 本科专业课 本科专业课 周学时 3 4 4 4 4 届 数 5 4 1 1 1 5 学 生 总人数 255 325 68 65 62 29
2、实践教学条件 实践教学条件
热学实验室是我院最早建立 的普通物理实验室之一,特别 是经历了两次较大的扩充建设, 一次是1998年世界银行贷款建 设,最近一次是2006年教育部 教学水平评估期间的建设,使 实验室的设备无论从数量上还 是从先进程度上都得到了较大 幅度的提升。到目前为止,拥 有实验设备100余台套,固定资 产10万余元,实验室使用面积 80平方米。
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3、网络教学及实践性教学环境 、
目前我们建立了完善的课程网站,教学大纲、教学计划、 习题库、教学课件等教学资料已经全部上网,发挥了良好的 教学辅助作用;教学录像已经部分上网,其余录像正在录制 中,一年内将全部上网。
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四、方法手段
1、教学设计理念 、
加强基础理论课程,重视学生综合素质提高。 《热学》作为普通物理课程的重要组成部分,不仅对物理学 专业学生而且对电子信息类专业学生都是一门重要的基础理 论课,因此在新一轮的教育教学改革中,我院物理学、光电 子技术科学、光信息科学与技术、电子科学与技术四个专业 采用了大平台建设模式,加大了这些专业的普通物理学时。
2、实验课内容
实验名称 混合法测定固体的比热容 冰的溶化热的测定 拉脱法测定液体表面张力系数 金属线胀系数的测定 不良导体导热系数的测定 冷却法测金属的比热容 水的汽化热测定 液体比热容的测定 实验类型 基础性 基础性 基础性 基础性 综合设计性 基础性 基础性 基础性 实验要求 必做 必做 必做 必做 必做 选做 选做 选做 实验学时 3 3 3 3 3 3 3 3
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教改项目: 教改项目: 1).量子力学疑难问题研究,潍坊学院,2005-2007 ).量子力学疑难问题研究 ).量子力学疑难问题研究,潍坊学院, 2).量子力学精品课程建设,潍坊学院 ).量子力学精品课程建设 ).量子力学精品课程建设,潍坊学院,2007 3). 量子力学精品课程建设,山东省教育厅 ) 量子力学精品课程建设,山东省教育厅,2008 4).量子力学实验教学的改革与探索,潍坊学院,2007-2009 ).量子力学实验教学的改革与探索 ).量子力学实验教学的改革与探索,潍坊学院, 5).《基于学科大类下的教学模式探索与改革》2010-2012 ) 《基于学科大类下的教学模式探索与改革》 - 6).《电磁学》课程建设与探索性教学研究 ) 《电磁学》 教研论文: 教研论文: 1).各项异性 模耦合谐振子的精确求解,2000,大学物理 ).各项异性 模耦合谐振子的精确求解, ).各项异性n模耦合谐振子的精确求解 , 2). 模二次型哈密顿量对角化的一种简单方法,2000,大学物理 ).n模二次型哈密顿量对角化的一种简单方法 ). 模二次型哈密顿量对角化的一种简单方法, , 3).用线性量子变换对角化二次型哈密顿量,2001.4,量子电子学报 ).用线性量子变换对角化二次型哈密顿量 ).用线性量子变换对角化二次型哈密顿量, , 4).量子变换理论简介。2004,大学物理 ).量子变换理论简介 ).量子变换理论简介。 , 5). 对大学物理教学改革的几点看法 《承德民族师专学报》2006.02 承德民族师专学报》 ) 6). 加强实践环节教学 注重学生创新能力培养《山东师范大学学报》2006.3 注重学生创新能力培养《山东师范大学学报》 ) 获奖: 获奖: 1).全国优秀教师,教育部,2004 ).全国优秀教师 ).全国优秀教师,教育部, 2).山东省高校首届教学名师,山东省教育厅,2004 ).山东省高校首届教学名师 ).山东省高校首届教学名师,山东省教育厅, 3).山东省师德先进个人,潍坊协作片,2005 ).山东省师德先进个人 ).山东省师德先进个人,潍坊协作片, 4).山东省省级教学团队带头人,山东省教育厅,2007 ).山东省省级教学团队带头人 ).山东省省级教学团队带头人,山东省教育厅, 5).山东省先进工作者,山东省政府,2008 ).山东省先进工作者 ).山东省先进工作者,山东省政府, 6). 山东省优秀教学成果 等奖,山东省教育厅,2009 等奖, ) 山东省优秀教学成果2等奖 山东省教育厅,
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(二)教学内容组织与安排
1、理论课
《热学》课程的知识体系和结构不断变化,经过 几十年的发展,结合创新型人才培养模式,我们对 《热学》课程体系进行了一定的优化设置,构建了以 能力培养为核心的课程体系。
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通过本课程的教学,使学生达到下列目标和能力: 通过本课程的教学,使学生达到下列目标和能力:
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其它资料: 其它资料:
在教学中,我们也注重学生知识的扩充, 在教学中,我们也注重学生知识的扩充,提供了很多课外 学习的途径。本院有自己的图书资料室,学校的图书馆(包括 学习的途径。本院有自己的图书资料室,学校的图书馆( 自己的图书资料室 电子图书)对学生开放,学生可利用课余时间去查找相关资料 电子图书)对学生开放,
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科研情况
在国内外主要刊物上发表学术论文20多篇,其中 在国内外主要刊物上发表学术论文 多篇,其中SCI收录的 多篇 收录的 有15篇。 篇 主持和承担自然科学基金项目1项 主持和承担自然科学基金项目 项、国家自然科学基金项目 1项。 项
潍坊学院部分获奖证书 Nhomakorabea 潍坊学院
2、主讲教师: 、主讲教师:
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学生通过实验锻炼了动手能力,开拓了创 新思维,在历年的国家级和省级大学生物理 科技创新大赛上获奖。
三、教学条件 潍坊学院
1、教材及相关参考材料 、
理论教材: 理论教材: 《热学》 李椿等编 高等教育出版社 2008年(第一版) 热学》 年 第一版) 实验教材: 实验教材: 普通物理实验》 力学及热学部分) 《普通物理实验》(一、力学及热学部分) 杨述武主编 高等教育 2000年 第三版) 出版社 2000年(第三版)
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二、教学内容
(一)课程内容
1、理论课内容
章节 教学内容 绪论 第一章 第二章 第三章 温度 气体分子动理论的基本概念 气体分子热运动速率和能量的统计 分布律 气体内的输运过程 热力学第一定律 热力学第二定律 参考学时 1 3 4 6 4 12 6 36
第四章 第五章 第六章 合计
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博士 33%
硕士 45%
博士
硕士
学士
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热学课题组年龄结构
5 4.5 4 3.5 3
人数 2.5
2 1.5 1 0.5 0 5 0 以上 40-50 30-40
年龄
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热学课程组职称结构 高级实验师 11% 教授 11%
讲师 33%
副教授 45%
教授
副教授
讲师
高级实验师
4、教改与教研成果 、
1、系统地了解和掌握《热学》的基本概念、基本原理、基
本知识、基本思想和方法,以及它们的实验基础; 2、了解《热学》的发展方向及《热学》与其它自然科学和社 会科学等的关系; 3、培养学生进一步学好物理学的兴趣,提高学生的自学能力、 分析和解决问题的能力; 4、逐步帮助学生建立科学的自然观、世界观和方法论; 5、帮助学生迅速掌握大学的学习特点和规律,建立正确的学 习方法,努力养成刻苦踏实、勤于思考的良好学风; 6、为后继课程的学习作好业务、思想和心理上的准备; 7、为学生毕业后从事有关科学研究、应用开发、教学工作等 打下良好的基础。
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(5). 在测量误差方面,要求掌握随机误差的统计性质、 系统误差的性质及其对实验的影响,学会一种直接测量误差 和间接测量误差的计算方法 (6). 学会运用有效数字,掌握用作图法、逐差法、简单 情况下的一元线性回归和二元线性回归处理数据,学习运用 估算,建立数量级的观念。 (7). 在整个课程中,要着重注意培养学生的实验能力, 尤其是进行实验时的动手能力。 (8). 通过整个课程,使学生初步养成良好的实验习惯。
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推荐参考书: 推荐参考书:
1、《新概念物理教程—热学》 赵开华等编 高等教育出版社 1998 2、《热学教程》 黄淑清等编 高等教育出版社 1994 3、《普通物理学教程·热学》 秦允豪 高等教育出版社 2004年6月(第二版) 4、《基础物理教程丛书·热学》 张玉民 科学出版社 中国科学技术大学出版 社 2000年5月 5、《热学》 徐行 高等教育出版社 1990年4月 6、《普通物理学(热学)》 包科达 北京大学出版社 1989年9月 7、《热学教程》 吴瑞贤等编 四川大学出版社 1986年 8、《热学教程》 顾建中编 人民教育出版社 1982年 9、《普通物理》 福里斯、季莫列娃, 梁宝洪译 人民教育出版社 1979年(第 一卷) 10、《热学》 栾宝芝主编 石油大学出版社 1994年 11、《普通物理实验》山东大学出版社, 朱俊孔等 12、《普通物理实验》人民教育出版社,林抒、龚镇雄
马竹青, 马竹青,副教授 ,1984年毕业于曲阜师范学院 年毕业于曲阜师范学院 物理学专业,理学学士。 物理学专业,理学学士。 周立友,副教授,1989年毕业于西安交通大学 周立友,副教授,1989年毕业于西安交通大学 半导体物理与器件专业,工学硕士。 半导体物理与器件专业,工学硕士。 何卫东,高级实验师, 何卫东,高级实验师, 1984年毕业于山东大学 年毕业于山东大学 物理系半导体物理专业。 物理系半导体物理专业。
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2、实验课
重视基本实验项目,通过完成一定数量的热学实验,使学 生在实验基本知识、基本方法和基本技能方面得到训练,实验 能力和素质逐步提高。通过热学实验,学生要达到下列要求: (1). 训练学生使用基本物理实验仪器和装置,包括了解原 理、精度等级,学会正确调节、操作和读数,要注意加强实验 操作技能的培养。 (2). 学会用实验去观察、分析、研究物理现象和物理规律 以及减小实验误差的方法。 (3). 学习一些物理量的常用的测量方法。 (4). 通过实验加深对某些物理现象和规律的认识和理解。
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