大学物理2详解PPT课件
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大学物理课件-2毕奥-萨伐尔定律
1 2
0I
2R1
（每202长1/3/1度8 相等的圆弧在O处产生的磁场大小相同）；20
方向：垂直纸面向外。
大线圈在O处产生的磁场大小为： B0大
方向：垂直纸面向里。
1 2
0 I
2R2
、
B0 B0小 B0大
方向：垂直纸面向外。
0I
4
1 [ R1
1 ]
R2
(2) B0
BB00'' 大 小
B0小 B0大
以电荷为q速度为的正电荷作研究对象在电流元中其电流为i102021318lqns单个载流子产生的磁场112021318一个以速度v作匀速直线运动的电荷q与电流元是相当的在dt时间内粒子位移为dlvdt等效电流元为idlidtvqv根据毕奥萨伐尔定律在距它r处点p所激励的磁感应强度为
20XX年复习资料
它们的方向均垂直纸面向里。
B B '
‘
02021/3/108小
B0’大
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
0 I
4
1 [ R1
1 ]
R2
方向均垂直纸面向里21。
相信梦想是价值的源泉，相信眼光决定未来的一 切，相信成功的信念比成功本身更重要，相信人 生有挫折没有失败，相信生命的质量来自决不妥
协的信念。
谢谢观看
2021/3/18
22
电流元在空间某点产生的磁感应强度大小与电流
元大小成正比，与电流元和由电流元到点P的矢
量平方间成夹反角比正；弦d成B垂正直比于，I与dl电和流r元 所到组点成P的的距平离面，的
指向满足右手定则。
Idl r
dB k
2021/3/18
r3
其中: k = 0 /4 真空磁导率 : 0=410-7TmA-31
大学物理第二章质点动力学PPT课件
•若物体与流体的相对速度接近空气中的声速时，阻 力将按 f v3 迅速增大。
•常见的正压力、支持力、拉力、张力、弹簧的恢复 力、摩擦力、流体阻力等，从最基本的层次来看， 都属于电磁相互作用。
2021
12
五、牛顿定律的应用
•应用牛顿运动定律解题时，通常要用分量式：
如在直角坐标系中：
在自然坐标系中：
Fn
man
mv2
2021
6
三、牛顿第三定律
物体间的作用是相互的。两个物体之间的作用
力和反作用力，沿同一直线，大小相等，方向相反，
分别作用在两个物体上。
F21F12
第三定律主要表明以下几点：
（1）物体间的作用力具有相互作用的本质：即力总 是成对出现，作用力和反作用力同时存在，同时消 失，在同一条直线上，大小相等而方向相反。
（4）由于力、加速度都是矢量，第二定律的表示式 是矢量式。在解题时常常用其分量式，如在平面直 角坐标系X、Y轴上的分量式为 ：
2021
5
Fx mxamddxvtmdd22xt Fy myamddyvtmd d22yt
在处理曲线运动问题时，还常用到沿切线方向 和法线方向上的分量式，即：
Ft
mat
mdv dt
2021
27
1983年第17届国际计量大会定义长度单位用真空中 的光速规定：
c = 299792458 m/s
因而米是光在真空中1299,792,458秒的时间间 隔内所经路程的长度。
❖其它所有物理量均为导出量，其单位为导出单位
如：速度 V=S/ t， 单位：米/秒（m/s）
加速度a=△V/t，单位：米/秒2（m/s2）
•摩擦力：两个相互接触的物体在 沿接触面相对运动时,或者有相对 运动趋势时,在接触面之间产生的
大学物理课件 2 电场强度的计算
P.6/38
q dq dl dl 2π R dq dE e 2 4 π 0r
O
r
P
d E
dE
x d E//
dq
dq
R
第９章 电荷与真空中的电场
r
dE
例9-5. 均匀带电圆平面的电场(电荷 面密度). 叠加原理: 圆盘 可看作由许多均 匀带电圆环组成.
F F1 F2 Fn E q0 q0 q0 q0
• 电场强度是点函数 E E (r , t ) 静电场 E E(r )
• 均匀电场 : 电场强度在某一区 域内大小, 方向都相同.
• 反映电场本身的性质, 与试验 电荷无关.
F F1 F2 Fn
ctgsinsincoscos第第99章章电荷与真空中的电场电荷与真空中的电场p538coscossinsin点电荷场强无限长均匀带电直线周围的场强公式第第99章章电荷与真空中的电场电荷与真空中的电场p638例例9944
9.2.2 电场强度
——描述电场强弱及方向性
第９章 电荷与真空中的电场
方向: 正试验电荷的受力方向
积分
E y dE y E z dE z
E
i
1 q e 2 r 4π 0 ri
E dE
3. 连续带电体电场
E Ex i E y j Ez k
dE
1 dq r 3 4π 0 r
P.2/38
例9-2. 求电偶极子的电场. 电偶极子: 相距很近的一对等量 异号电荷. l
r l
p 2 π 0r 3 (2) 连轴线中垂面上的场强
q dq dl dl 2π R dq dE e 2 4 π 0r
O
r
P
d E
dE
x d E//
dq
dq
R
第９章 电荷与真空中的电场
r
dE
例9-5. 均匀带电圆平面的电场(电荷 面密度). 叠加原理: 圆盘 可看作由许多均 匀带电圆环组成.
F F1 F2 Fn E q0 q0 q0 q0
• 电场强度是点函数 E E (r , t ) 静电场 E E(r )
• 均匀电场 : 电场强度在某一区 域内大小, 方向都相同.
• 反映电场本身的性质, 与试验 电荷无关.
F F1 F2 Fn
ctgsinsincoscos第第99章章电荷与真空中的电场电荷与真空中的电场p538coscossinsin点电荷场强无限长均匀带电直线周围的场强公式第第99章章电荷与真空中的电场电荷与真空中的电场p638例例9944
9.2.2 电场强度
——描述电场强弱及方向性
第９章 电荷与真空中的电场
方向: 正试验电荷的受力方向
积分
E y dE y E z dE z
E
i
1 q e 2 r 4π 0 ri
E dE
3. 连续带电体电场
E Ex i E y j Ez k
dE
1 dq r 3 4π 0 r
P.2/38
例9-2. 求电偶极子的电场. 电偶极子: 相距很近的一对等量 异号电荷. l
r l
p 2 π 0r 3 (2) 连轴线中垂面上的场强
大学物理第二章讲稿PPT课件
2R
(D) 2 s g
R
R A Rm 2mgs
(本题3分)0054
已知水星的半径是地球半径的0.4倍,质量是地球的 0.04倍,设在地球上的重力加速度为g ,则水星表面上 的重力加速度为:
(A)0.1g
对质量为m物体的万有引力
(B)0.25g (C)4g (D)2.5g
地球 kRM2 m mg地
1. 力的迭加原理：几个力同时作用于一个物体
的效果等于它们的矢量和的那一个力的作用效
果.
F F 1F 2..F .n ...
2.矢量性(分量式)：
直角坐标系：
Fx max Fy may3. Fm Nhomakorabea具有瞬时性
自然坐标系：
Ft mat mddvt
v2 Fn man m r
三、牛顿第三定律
内容：对于每一个作用,总有一个相等的反作 用与之相反;或者说,两个物体对各自对方的相 互作用总是相等的,而且指向相反的方向。
v0
vd v g0 lsid n
1 2(v2v0 2)g(lco1 s)
on T
v
vv0 22g(lco 1)s
将上式代入（2）式：
l P
mg
Tmcgos m v 2
r
得 Tm(v0 22g3gco)s
l
（本题3分）0030 P10-1
在升降机天花板上栓有轻绳，其下系一重物，当升降
机以加速度 a1 上升时，绳中的张力正好等于绳子所
g
(A)
R
(B) g
(C) g
R
(D) g
R
Rm2mg
A
g
R
（本题3分）5010
在作匀速转动的水平转台上，与转轴相距R处有一体积
(D) 2 s g
R
R A Rm 2mgs
(本题3分)0054
已知水星的半径是地球半径的0.4倍,质量是地球的 0.04倍,设在地球上的重力加速度为g ,则水星表面上 的重力加速度为:
(A)0.1g
对质量为m物体的万有引力
(B)0.25g (C)4g (D)2.5g
地球 kRM2 m mg地
1. 力的迭加原理：几个力同时作用于一个物体
的效果等于它们的矢量和的那一个力的作用效
果.
F F 1F 2..F .n ...
2.矢量性(分量式)：
直角坐标系：
Fx max Fy may3. Fm Nhomakorabea具有瞬时性
自然坐标系：
Ft mat mddvt
v2 Fn man m r
三、牛顿第三定律
内容：对于每一个作用,总有一个相等的反作 用与之相反;或者说,两个物体对各自对方的相 互作用总是相等的,而且指向相反的方向。
v0
vd v g0 lsid n
1 2(v2v0 2)g(lco1 s)
on T
v
vv0 22g(lco 1)s
将上式代入（2）式：
l P
mg
Tmcgos m v 2
r
得 Tm(v0 22g3gco)s
l
（本题3分）0030 P10-1
在升降机天花板上栓有轻绳，其下系一重物，当升降
机以加速度 a1 上升时，绳中的张力正好等于绳子所
g
(A)
R
(B) g
(C) g
R
(D) g
R
Rm2mg
A
g
R
（本题3分）5010
在作匀速转动的水平转台上，与转轴相距R处有一体积
大学物理热力学2PPT课件
19
Notes: ①涨落(fluctuation) 接近平衡态的那些宏观态会以一 定的概率出现 处于平衡态的系 统，状态参量会有局部起伏—— 涨落
②远离平衡态的宏观状态实际上不 可能出现
20
e.g. N左=N, N右=0 ：=1
出现的概率：1/2N 令 N=6.021023
则 1/2N1021023
②有摩擦的缓慢绝热压缩过程 (不可逆) ③快速绝热压缩过程 (不可逆)
3
一般，可逆过程
无摩擦的准静态过程
Note: 实际的宏观热力学过程都是不可逆的.
§3.2 热力学第二定律
⒈开尔文表述(Kelvin statement) ——从单一热源吸热并把它全部转变为功的 循环过程是不存在的。
4
Notes: ①单一热源：单一温度的热库 ②指的是循环过程 ③意味着=1的热机(第二类永动机) 不存在
23
SUMMARY
⒈过程可逆性的概念
⒉热Ⅱ律的两种表述
⒊熵
克劳修斯熵公式：S2
S1
R
2 1
dQ T
——熵是状态的函数
玻尔兹曼熵公式： Skln
——熵是系统无序程度的量度
熵增加原理：孤立系统中的过程 S0
⒋热Ⅱ律的微观意义
24
EXERCISES
⒈下列说法中，哪些是正确的？
⑴可逆过程一定是平衡过程
⒉克劳修斯表述(Clausius statement) —热量不能自动地从低温物体传向高温物体。 ⒊两种表述是等价的
违背其一，必违背另一。(See p.369~370)
5
[例3-1] 利用热Ⅱ律证明：一条等温线和一条 绝热线不可能相交于两点。
证： P
等温线
假设两线可相交于两 点(如图)，则可构成一
Notes: ①涨落(fluctuation) 接近平衡态的那些宏观态会以一 定的概率出现 处于平衡态的系 统，状态参量会有局部起伏—— 涨落
②远离平衡态的宏观状态实际上不 可能出现
20
e.g. N左=N, N右=0 ：=1
出现的概率：1/2N 令 N=6.021023
则 1/2N1021023
②有摩擦的缓慢绝热压缩过程 (不可逆) ③快速绝热压缩过程 (不可逆)
3
一般，可逆过程
无摩擦的准静态过程
Note: 实际的宏观热力学过程都是不可逆的.
§3.2 热力学第二定律
⒈开尔文表述(Kelvin statement) ——从单一热源吸热并把它全部转变为功的 循环过程是不存在的。
4
Notes: ①单一热源：单一温度的热库 ②指的是循环过程 ③意味着=1的热机(第二类永动机) 不存在
23
SUMMARY
⒈过程可逆性的概念
⒉热Ⅱ律的两种表述
⒊熵
克劳修斯熵公式：S2
S1
R
2 1
dQ T
——熵是状态的函数
玻尔兹曼熵公式： Skln
——熵是系统无序程度的量度
熵增加原理：孤立系统中的过程 S0
⒋热Ⅱ律的微观意义
24
EXERCISES
⒈下列说法中，哪些是正确的？
⑴可逆过程一定是平衡过程
⒉克劳修斯表述(Clausius statement) —热量不能自动地从低温物体传向高温物体。 ⒊两种表述是等价的
违背其一，必违背另一。(See p.369~370)
5
[例3-1] 利用热Ⅱ律证明：一条等温线和一条 绝热线不可能相交于两点。
证： P
等温线
假设两线可相交于两 点(如图)，则可构成一
《大学物理第二章-》PPT课件
F
△r
注意：
0 , dA 0
①、功是标量，
2
有正、负。
, dA 0
②、功是过程量，只有物2 体的位置发生变化的过程中才
存在功。
③、功的计算与参考系选择有关：同一个力对同一质点
在同一过程中作的功因参考系的不同而异。
f静
合力的功
br r b r r
rr
Aab
F dr
a
d
r2
结论:
x
成对力的总功与参考系的选择无关,
其大小只取决于力和相对位移的乘积.
f AB B
v0
A
f BA
L v
S
计算摩擦力对A、B系统所作的功
f (L S) f S f L 或 f AB RBA fL
三、势 能
以上讨论了重力、弹力、引力的功
A重 mgh1 mgh2
A弹
1 2
h2 mg(dh) h1
dr
h1
mg
cos dr=-dh
h2
mgh1 mgh2 o
重力作功只跟始末位置有关，跟路径无关， 这种力称保守力。重力是保守力。
2. 弹力的功
在弹性力
F
kx
的作用下，从
x1x2 弹
力所作的功
F
o
x1
x
x2 dx
x
图3－9
dA=Fcos dx = kx (–1) dx
(dx >0)
A12
x2 x1
kxdx
1 2
k x12
1 2
k x22
弹力也是保守力
3. 引力的功
m2在m1 m2引力作用下，从12引力所作的功
大学物理2知识点总结 ppt课件
dt
ε的方向为结果取正值的回路绕向。
2、动生电动势：
（1）一段导体平动：
( v B ) dl
L
右手定则判断方向：
ε的方向为结果取正值的积分方向。
均匀 B 中，起、止点一样p的pt课任件 意导线平动，ε一样。19
（2）一段导体转动（转轴∥
均匀
B
）
1 2
BL2（轴位于端点且⊥导体）
dU dt
0 S板
dE dt
4、全电流定律：
Bd l 0 ( Ic Id )
L
全电流总连续。
Id
d D
dt
D
t
B( 2 )
Id 与Ic的区别：
5、 长直平行电流间单位长度上的相互作用力：
dF 0 I1I2 dl 2d
同向相吸反向相斥 ppt课件
15
电流分布
无限大均匀带等量 异号电荷平行板
E内 0
均匀带电球面 均匀带电球体
E外
q
40r 2
rˆ
,
E外
q
40r 2
rˆ
,
E内 0
r
E内 3 0
无限长均匀 带电圆柱面
E外ppt课2件0r
rˆ
,
E内 0
4
电势概要
1、静电场的环路定理： E dl 0
若导体与轴不⊥，可将其等效为在⊥轴方向
的投影的转动。
（3）线圈转动 （转轴⊥均匀 B， 位置随意） NBS sin( t ) (φ—— t=0时 nˆ、B夹角)
ε的方向为结果取正值的回路绕向。
2、动生电动势：
（1）一段导体平动：
( v B ) dl
L
右手定则判断方向：
ε的方向为结果取正值的积分方向。
均匀 B 中，起、止点一样p的pt课任件 意导线平动，ε一样。19
（2）一段导体转动（转轴∥
均匀
B
）
1 2
BL2（轴位于端点且⊥导体）
dU dt
0 S板
dE dt
4、全电流定律：
Bd l 0 ( Ic Id )
L
全电流总连续。
Id
d D
dt
D
t
B( 2 )
Id 与Ic的区别：
5、 长直平行电流间单位长度上的相互作用力：
dF 0 I1I2 dl 2d
同向相吸反向相斥 ppt课件
15
电流分布
无限大均匀带等量 异号电荷平行板
E内 0
均匀带电球面 均匀带电球体
E外
q
40r 2
rˆ
,
E外
q
40r 2
rˆ
,
E内 0
r
E内 3 0
无限长均匀 带电圆柱面
E外ppt课2件0r
rˆ
,
E内 0
4
电势概要
1、静电场的环路定理： E dl 0
若导体与轴不⊥，可将其等效为在⊥轴方向
的投影的转动。
（3）线圈转动 （转轴⊥均匀 B， 位置随意） NBS sin( t ) (φ—— t=0时 nˆ、B夹角)
大学物理学(第二版)全套PPT课件
万有引力定律
任意两个质点通过连心线方向上的力相互吸引。 该引力大小与它们质量的乘积成正比与它们距离 的平方成反比。
机械能守恒定律
在只有重力或弹力做功的物体系统内（或者不受 其他外力的作用下），物体系统的动能和势能（ 包括重力势能和弹性势能）发生相互转化，但机 械能的总能量保持不变。
04
动量守恒与能量守恒
热力学第二定律
热力学第二定律的表述
不可能从单一热源取热，使之完全转换为有用的功而不产生其他影响。
热力学第二定律的数学表达式
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。
热力学第二定律的应用
热力学第二定律揭示了自然界中宏观过程的方向性，指出了与热现象有关的实际宏观过 程都是不可逆的。同时，它也提供了判断这些过程进行方向的原则。
刚体的定轴转动中的功与能
转动功
力矩在转动过程中所做的功叫做“转动功”，它等于力矩与角位 移的乘积。
转动动能
刚体定轴转动的动能叫做“转动动能”，它等于刚体的转动惯量与 角速度平方的一半的乘积。
机械能守恒
在只有重力或弹力做功的情况下，刚体的机械能守恒，即动能和势 能之和保持不变。
06
热学基础
温度与热量
磁场的基本概念
01
磁场的定义
磁场是一种物理场，由运动电荷或电流产生，对放入其中的磁体或电流
有力的作用。
02
磁感线
用来形象地表示磁场方向和强弱的曲线，磁感线上某点的切线方向表示
该点的磁场方向。
03
磁场的性质
磁场具有方向性、强弱性和空间分布性。
安培环路定理与毕奥-萨伐尔定律
01
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第9章 热力学基础
第9章 热力学基础
第9章 热力学基础
§9-1 热力学系统 平衡态 准静态过程 §9-2 理想气体的状态方程 §9-3 热力学第一定律 内能 功 热量 §9-4 热力学第一定律的应用 §9-5 理想气体的绝热过程 §9-6 循环过程和卡诺循环 §9-7 热力学第二定律和不可逆过程 卡诺定理
热学系统所包含分子数的数量级为 1023 , 若用 r 、v 去描写就要解 1023 个牛顿方程， 这是不可能的。
热学规律从本质上不同于力学规律。 研究对象数量的增加必然引起物理规律 的变化，这就是哲学上的从量变到质变。
热现象服从统计规律。
§9-1 热力学系统 平衡态 准静态过程 第9章 热力学基础
温标 —— 温度的数值表示法。
摄氏温标： t ℃ 冰点为 0℃ 热力学(开氏)温标： T K 冰点为 273.15K 绝对零度：T = 0 K
水三相点(气态、液态、固态的共存状态)273.16 K
§9-1 热力学系统 平衡态 准静态过程 第9章 热力学基础
4. 热力学第零定律——测温原理 热平衡 (thermal equilibrium)：两个物体互相热接触， 经过一段时间后它们的宏观性质不再变化，即达到了热 平衡状态。 热力学第零定律 (Zeroth law of thermodynamics)：如 果两个系统分别与处于确定状态下的第三个系统达到热 平衡，则这两个系统彼此也必处于热平衡。
p1V1 p2V2 恒量 (质量不变)
T1
T2
p,V,Tp0,V0,T0(标 准)状 态
T0 273.1K5
p01.013 12055Pa
m V0 M Vmol
Vmol2.4 210 3m 3 pVp0V0 mp0Vmol
气体的总质量
T T0 M T0
气体的摩尔质量
§ 9-2 理想气体的状态方程
第9章 热力学基础
令： Rp0Vmol8.31 (Jmo 1K l1)
T0
R 称为“摩尔气体常量 ”
代入： pVp0V0 mp0Vmol T T0 M T0
理想气体状态方程(status equation of idea gas)：
pV m RT M
§9-3 热力学第一定律 内能 功 热量 第9章 热力学基础
A BC
A BC
§9-1 热力学系统 平衡态 准静态过程 二、平衡态
第9章 热力学基础
平衡态(equilibrium status)：在不受外界影响（即系 统与外界没有物质和能量的交换）的条件下，无论初 始状态如何，系统的宏观性质在经充分长时间后不再 发生变化的状态。
热动平衡
§9-1 热力学系统 平衡态 准静态过程 三、准静态过程
§9-3 热力学第一定律 内能 功 热量
一、热力学第一定律(First law of thermodynamics) 本质：包括热现象在内的能量守恒和转换定律。
Q(E2E1)W
Q 表示系统吸收的热量，W 表示系统所作的功， E 表示系统内能的增量。
热力学第一定律微分式：
dQdEdW
？ 微小过程
§9-3 热力学第一定律 内能 功 热量 第9章 热力学基础
第9章 热力学基础
1. 热力学过程 (thermodynamic process)：热力学系 统的状态随时间发生变化的过程。
2. 准静态过程(approximate static process)：状态变化过程 进行得非常缓慢，以至于过程 中的每一个中间状态都近似于 平衡态。
慢 ?! 理想过程！
p
p
(pA,VA,TA)
准静态过程的过程曲线可以 用p-V图来描述，图上的每一点 分别表示系统的一个平衡态。
O
(pB,VB,TB)
V
§ 9-2 理想气体的状态方程
第9章 热力学基础
§9-2 理想气体的状态方程
状态参量之间的关系 f(p,V,T)0
理想气体：在任何情况下都严格遵守“玻-马定律”、 “盖-吕定律”以及“查理定律”的气体。
第9章 热力学基础
热力学是热学的宏观理论 热学研究什么？ 什么是热学的微观理论？
气体状态如何描述？
热机、制冷机 是如何工作的？
它们遵循什么样 的规律？
第9章 热力学基础
第9章 热力学基础
大量实验规律的总结 理论基础是热力学第一定律、热力学第二定律
热学
热力学
从现象中找规律
分子动理论
透过现象追本质
宏观规律 观察 记录 分析 总结
2. 压强(pressure) p ：垂直作用在容器壁单位面积上的
气体压力。
p F S
国际单位：Pa (帕斯卡) Pa = N·m-2
1标准大气压(atm) = 1.01325×105Pa
1工程大气压 = 9.80665×104Pa 3. 温度(temperature) T ：表征热平衡状态下系统的宏 观性质(冷热程度)。
§9-1 热力学系统 平衡态 准静态过程
一、气体的状态参量 状态参量 (status parameter)：描述气体宏观状态的 物理量 1. 体积(volume) V ：气体分子自由活动的空间
国际单位： m3(米3 )
当气体分子大小不 计时，气体体积等于 容器的容积。
§9-1 热力学系统 平衡态 准静态过程 第9章 热力学基础
微观机制 建模 统计 理论 验证
§9-1 热力学系统 平衡态 准静态过程
一、气体的状态参量
在研究热现象时，将物体看作是由大 量分子、原子所组成的系统，称这一系统 为热力学系统。
问题：
力学体系的状态可以用一组 r、v 来描述。
热学体系的状态能否用一组 r 、v 来描写 ？
热学体系的状态能否用一组 r 、v 来描写 ？
二、内能 (internal energy) 内能：热力学系统的能量，它包括了分子热运动的平 动、转动、振动能量、化学能、原子能、核能... 和分子 间相互作用的势能。(不包括系统整体运动的机械能)
EE(V,T)
理想气体的内能：理想气体的内能i是分子温的度自的由单度值函
数，它是一个状态量。
EE(T)
E m i RT M2
内能变化E只与初末状态有关，与所经过的过程无
关，可以在初、末态间任选最简便的过程进行计算。
做功 内能变化方式
热传递
§9-3 热力学第一定律 内能 功 热量
三、功与热
1. 功 (work) W
p
F
S
p,V dV
第9章 热力学基础
(pA,VA,TA)
第9章 热力学基础
第9章 热力学基础
§9-1 热力学系统 平衡态 准静态过程 §9-2 理想气体的状态方程 §9-3 热力学第一定律 内能 功 热量 §9-4 热力学第一定律的应用 §9-5 理想气体的绝热过程 §9-6 循环过程和卡诺循环 §9-7 热力学第二定律和不可逆过程 卡诺定理
热学系统所包含分子数的数量级为 1023 , 若用 r 、v 去描写就要解 1023 个牛顿方程， 这是不可能的。
热学规律从本质上不同于力学规律。 研究对象数量的增加必然引起物理规律 的变化，这就是哲学上的从量变到质变。
热现象服从统计规律。
§9-1 热力学系统 平衡态 准静态过程 第9章 热力学基础
温标 —— 温度的数值表示法。
摄氏温标： t ℃ 冰点为 0℃ 热力学(开氏)温标： T K 冰点为 273.15K 绝对零度：T = 0 K
水三相点(气态、液态、固态的共存状态)273.16 K
§9-1 热力学系统 平衡态 准静态过程 第9章 热力学基础
4. 热力学第零定律——测温原理 热平衡 (thermal equilibrium)：两个物体互相热接触， 经过一段时间后它们的宏观性质不再变化，即达到了热 平衡状态。 热力学第零定律 (Zeroth law of thermodynamics)：如 果两个系统分别与处于确定状态下的第三个系统达到热 平衡，则这两个系统彼此也必处于热平衡。
p1V1 p2V2 恒量 (质量不变)
T1
T2
p,V,Tp0,V0,T0(标 准)状 态
T0 273.1K5
p01.013 12055Pa
m V0 M Vmol
Vmol2.4 210 3m 3 pVp0V0 mp0Vmol
气体的总质量
T T0 M T0
气体的摩尔质量
§ 9-2 理想气体的状态方程
第9章 热力学基础
令： Rp0Vmol8.31 (Jmo 1K l1)
T0
R 称为“摩尔气体常量 ”
代入： pVp0V0 mp0Vmol T T0 M T0
理想气体状态方程(status equation of idea gas)：
pV m RT M
§9-3 热力学第一定律 内能 功 热量 第9章 热力学基础
A BC
A BC
§9-1 热力学系统 平衡态 准静态过程 二、平衡态
第9章 热力学基础
平衡态(equilibrium status)：在不受外界影响（即系 统与外界没有物质和能量的交换）的条件下，无论初 始状态如何，系统的宏观性质在经充分长时间后不再 发生变化的状态。
热动平衡
§9-1 热力学系统 平衡态 准静态过程 三、准静态过程
§9-3 热力学第一定律 内能 功 热量
一、热力学第一定律(First law of thermodynamics) 本质：包括热现象在内的能量守恒和转换定律。
Q(E2E1)W
Q 表示系统吸收的热量，W 表示系统所作的功， E 表示系统内能的增量。
热力学第一定律微分式：
dQdEdW
？ 微小过程
§9-3 热力学第一定律 内能 功 热量 第9章 热力学基础
第9章 热力学基础
1. 热力学过程 (thermodynamic process)：热力学系 统的状态随时间发生变化的过程。
2. 准静态过程(approximate static process)：状态变化过程 进行得非常缓慢，以至于过程 中的每一个中间状态都近似于 平衡态。
慢 ?! 理想过程！
p
p
(pA,VA,TA)
准静态过程的过程曲线可以 用p-V图来描述，图上的每一点 分别表示系统的一个平衡态。
O
(pB,VB,TB)
V
§ 9-2 理想气体的状态方程
第9章 热力学基础
§9-2 理想气体的状态方程
状态参量之间的关系 f(p,V,T)0
理想气体：在任何情况下都严格遵守“玻-马定律”、 “盖-吕定律”以及“查理定律”的气体。
第9章 热力学基础
热力学是热学的宏观理论 热学研究什么？ 什么是热学的微观理论？
气体状态如何描述？
热机、制冷机 是如何工作的？
它们遵循什么样 的规律？
第9章 热力学基础
第9章 热力学基础
大量实验规律的总结 理论基础是热力学第一定律、热力学第二定律
热学
热力学
从现象中找规律
分子动理论
透过现象追本质
宏观规律 观察 记录 分析 总结
2. 压强(pressure) p ：垂直作用在容器壁单位面积上的
气体压力。
p F S
国际单位：Pa (帕斯卡) Pa = N·m-2
1标准大气压(atm) = 1.01325×105Pa
1工程大气压 = 9.80665×104Pa 3. 温度(temperature) T ：表征热平衡状态下系统的宏 观性质(冷热程度)。
§9-1 热力学系统 平衡态 准静态过程
一、气体的状态参量 状态参量 (status parameter)：描述气体宏观状态的 物理量 1. 体积(volume) V ：气体分子自由活动的空间
国际单位： m3(米3 )
当气体分子大小不 计时，气体体积等于 容器的容积。
§9-1 热力学系统 平衡态 准静态过程 第9章 热力学基础
微观机制 建模 统计 理论 验证
§9-1 热力学系统 平衡态 准静态过程
一、气体的状态参量
在研究热现象时，将物体看作是由大 量分子、原子所组成的系统，称这一系统 为热力学系统。
问题：
力学体系的状态可以用一组 r、v 来描述。
热学体系的状态能否用一组 r 、v 来描写 ？
热学体系的状态能否用一组 r 、v 来描写 ？
二、内能 (internal energy) 内能：热力学系统的能量，它包括了分子热运动的平 动、转动、振动能量、化学能、原子能、核能... 和分子 间相互作用的势能。(不包括系统整体运动的机械能)
EE(V,T)
理想气体的内能：理想气体的内能i是分子温的度自的由单度值函
数，它是一个状态量。
EE(T)
E m i RT M2
内能变化E只与初末状态有关，与所经过的过程无
关，可以在初、末态间任选最简便的过程进行计算。
做功 内能变化方式
热传递
§9-3 热力学第一定律 内能 功 热量
三、功与热
1. 功 (work) W
p
F
S
p,V dV
第9章 热力学基础
(pA,VA,TA)