大学物理 第01章 温度1
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大学物理第1-4章经典力学部分归纳总结
应用
机械能守恒定律可以用于解决一些简单的运动学问题， 如自由落体、抛体运动等。
05 万有引力定律
万有引力定律的发现与意义
发现
牛顿通过观察苹果落地等现象，发现 了万有引力定律。
意义
万有引力定律揭示了自然界中物体之 间的相互作用规律，为经典力学的发 展奠定了基础。
万有引力定律的内容与公式
内容
任意两个质点之间都存在相互吸引的力，大小与两质点质量的乘积成正比，与它们之间距离的二次方成反比。
经典力学与许多其他学科领域密切相关， 如材料科学、工程学和天文学等，鼓励学 生在跨学科应用中拓展知识。
关注前沿研究
实践与实验
了解经典力学在前沿科学研究中的应用， 关注最新研究成果和技术进展。
通过实验和实践巩固理论知识，提高动手 能力和实验技能。
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工作原理等。
04 能量与动量定理
能量定义与计算
要点一
定义
能量是物体做功的能力，可以表示为系统动能和势能之和 。
要点二
计算
能量可以用数学公式进行计算，如动能公式 (E_k = frac{1}{2}mv^2)，势能公式 (E_p = mgh) 等。
动量定理与冲量
定理
动量 (p = mv) 是物体质量和速度的乘积，冲量 (I = Delta p) 是动量的变化量。
03
经典力学在日常生活和工程应用中有着广泛的应用，如车辆 运动、机械运转、天体运动等。
章节概览
第1章
牛顿运动定律
第3章
能量和力做功
第2章
动量和角动量
第4章
万有引力和相对论基础
02 牛顿运动定律
大学物理气体动理论(1)
大量偶然事件从整体上体现的必然性.
单个小球的运动服从力学规律 大量小球按槽的分布具有统计规律. 单个分子---力学规律 大量分子的热运动---统计规律
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
F Nm 2 p vx yz xyz
1 1 2 2 p nm v v 3 3
1 2 2 vx v 3
1 k mv2 2
分子平均平动动能
2 p n k 3
压强的物理意义
2 p n k 3
宏观可测量量 微观量的统计平均值
(1) 压强 p 是一个统计平均量。是大量分子的集体行为，对 大量分子，压强才有意义。 (2) 是一微观统计平均量，不能直接测量的 。压强公式 无法用实验直接验证 。
m' pV RT M
N mN m' N A mN A M
5－2 理想气体的微观模型
一、分子热运动观点 1、物质由大量分子构成. 2、分子不停地作无规则热运动 。 3、分子之间有相互作用 。 大量 1克水所包含的分子数
N
1 18
6.02 10
23 (个 )
3.3 10
22
dV V
(3)平衡态时,分子速度按方向的分布是均匀的。即每个分子的 速度指向任何方向的机会是一样的（或沿各个方向运动的概率 相等） v
y
vx v y vz 0
o
v vx
2 2 vx v2 v y z
vz
1 2 v v v v 3
2 x 2 y 2 z
大学物理第1章电路及其分析方法
Part
06
实验与实践
电路实验的基本操作
实验准备
熟悉实验原理、目的和步骤，准 备好所需设备和材料。
实验报告
整理实验数据和结论，撰写实验 报告。
实验操作
按照实验步骤进行操作，注意观 察和记录实验数据。
数据处理
对实验数据进行处理和分析，得 出结论。
电路故障排查与维修
故障诊断 1
通过观察和测试确定故障 部位和原因。
三角形电路
三个端子不连接到一个公共点的电路。每个元件的电压是相 电压。
节点电压法与回路电流法
节点电压法
通过设定节点电压，利用基尔霍夫定律求解电路的方法。适用于具有多个节点 和少量元件的电路。
回路电流法
通过设定回路电流，利用基尔霍夫定律求解电路的方法。适用于具有多个回路 和少量元件的电路。
Part
基尔霍夫定律
总结词
基尔霍夫定律是电路分析中的重要定律 之一，它包括基尔霍夫电流定律和基尔 霍夫电压定律。
VS
详细描述
基尔霍夫电流定律指出，在任意一个闭合 电路中，流入节点的电流总和等于流出节 点的电流总和。数学表达式为：∑I入=∑I出。 基尔霍夫电压定律指出，在任意一个闭合 电路中，沿着闭合路径绕行一周，各段电 压的代数和等于零。数学表达式为：∑U=0。
大学物理第1章电路 及其分析方法
• 引言 • 电路的基本概念 • 欧姆定律与基尔霍夫定律 • 电阻电路的分析方法 • 复杂电路的分析方法 • 实验与实践
目录
Part
01
引言
主题简介
电路及其分析方法
01
本章节主要介绍电路的基本概念、元件、电路模型以及分析方
法。
电路的重要性
大学物理第一章课件
04
大学物理第一章：电磁学基础
电场与电场强度
电场
电荷和电流在空间中激发的场，对其 中运动的电荷产生力的作用。
电场强度
描述电场对电荷作用力大小的物理量， 用矢量表示，单位是伏特/米（V/m） 或牛顿/库仑（N/C）。
电场线
用来形象地描述电场的强弱和方向的 假想线，电场线上每一点的切线方向 表示该点的电场强度方向。
动量与角动量
动量
一个物体的质量与它的速度的乘 积，表示物体运动的量。
角动量
一个旋转物体的转动惯量与它的 角速度的乘积，表示物体旋转运 动的量。
功与能
功
力在物体运动轨迹上所做的乘积，表 示力对物体运动所做的贡献。
能
一个物体由于它的运动或位置而具有 做功的能力，表示物体运动或位置的 量。
03
大学物理第一章：热学基础
大学物理课程是高等教育的必修基础课程之一，旨在为学生提供物理学的 基本概念、原理和方法，培养其科学素养和解决实际问题的能力。
课程目标
01
掌握物理学的基本概念和原理，理解物质的基本性 质和运动规律。
02
学会运用物理学原理和方法分析、解决实际问题， 培养科学思维和创新能力。
03
培养学生对自然界的敬畏和好奇心，激发探索未知 世界的热情和追求科学的动力。
偏振分类
偏振分为线偏振、椭圆偏振和圆偏振三种类型。
偏振应用
偏振现象在光学仪器、通信和信息处理等领域有 广泛应用，如偏振眼镜、液晶显示等。
06
大学物理第一章：近代物理简介
量子力学基础
量子态与波函数
01
描述微观粒子状态的数学函数，具有波粒二象性。
薛定谔方程
02
描述粒子在给定势能下的运动状态的偏微分方程。
大学物理第1章质点运动学ppt课件
大学物理第1章质点运动学ppt课件•质点运动学基本概念•直线运动中质点运动规律•曲线运动中质点运动规律•相对运动中质点运动规律目录•质点运动学在日常生活和工程技术中应用•总结回顾与拓展延伸质点运动学基本概念01质点定义及其意义质点定义用来代替物体的有质量的点，是一个理想化模型。
质点意义突出物体具有质量这一要素，忽略物体的大小和形状等次要因素，使问题得到简化。
参考系与坐标系选择参考系定义为了研究物体的运动而选作标准的物体或物体系。
坐标系选择为了定量描述物体的位置及位置的变化，需要在参考系上建立适当的坐标系。
常用的坐标系有直角坐标系、极坐标系、自然坐标系等。
位置矢量与位移矢量位置矢量定义从坐标原点指向质点的矢量，用r表示。
位移矢量定义质点从初位置指向末位置的有向线段，用Δr表示。
质点在某时刻的位置矢量对时间的变化率，即单位时间内质点位移的矢量，用v 表示。
速度定义加速度定义速度与加速度关系质点在某时刻的速度矢量对时间的变化率，即单位时间内质点速度的变化量，用a 表示。
加速度是速度变化的原因，速度变化快慢与加速度大小成正比，方向与加速度方向相同。
速度加速度定义及关系直线运动中质点运动02规律匀速直线运动特点及应用特点质点在直线运动中，速度大小和方向均保持不变。
应用描述物体在不受外力或所受合外力为零的情况下的运动状态。
匀变速直线运动规律探究定义质点在直线运动中，加速度大小和方向均保持不变。
运动学公式包括速度公式、位移公式和速度位移关系式，用于描述匀变速直线运动的基本规律。
定义物体在重力的作用下从静止开始下落的运动。
运动学公式包括位移公式、速度公式和速度位移关系式，用于描述自由落体运动的基本规律。
运动特点初速度为零，加速度为重力加速度，方向竖直向下。
自由落体运动分析竖直上抛运动过程剖析定义物体以一定的初速度竖直向上抛出，仅在重力作用下的运动。
运动特点具有竖直向上的初速度，加速度为重力加速度，方向竖直向下。
大学物理上第一章质点运动学ppt
加法法则
当有两个或多个质点同时运动时，它们的速 度可以通过矢量加法进行合成。
速率
速度的大小称为速率，用标量符号表示。
04 质点的加速度
瞬时加速度
定义
瞬时加速度是指在某一时刻， 质点运动速度的变化率。
计算公式
$a = frac{dv}{dt}$，其中$a$是 瞬时加速度，$v$是质点的速度， $t$是时间。
定义
平均速度是指在一段时间内质点位移量与时间的比值。
关系
瞬时速度是平均速度在时间趋于零时的极限值，即平 均速度的极限状态就是瞬时速度。
应用
在分析质点运动规律时，通常先求平均速度，再通过 极限思想求得瞬时速度。
速度的矢量性质
矢量表示
速度是一个矢量，具有大小和方向，可以用 矢量符号表示。
方向与正方向
速度的方向与质点运动的方向一致，通常规 定正方向为速度的方向。
重力加速度，大小为 $9.8m/s^{2}$，方向竖 直向下。
圆周运动
圆周运动的定义
质点在平面或空间以一定半径作圆周运动的运动形式。
圆周运动的描述参数
线速度、角速度、周期和频率。
圆周运动的向心加速度
大小为$a = v^{2}/r$，方向指向圆心。
相对运动
相对运动的定义
01
两个物体相对于第三个参照物的运动。
质点运动学的基本概念
质点
没有大小、形状，只有质量的 理想化模型，用于描述实际物 体的运动。
速度
描述质点运动快慢和方向的物 理量。
参考系
用来确定质点位置和描述其运 动的参照物。
位移
质点在空间中的位置变化量。
加速度
描述质点速度变化快慢和方向 的物理量。
大学物理++热力学基础
除了化石燃料，热力发电也 可以利用核能、地热能和太 阳能等可再生能源。在这些 发电方式中，热力学原理同 样发挥着重要的作用。
节能技术
01
节能技术是利用各种方法减 少能源消耗的技术。热力学 在节能技术中的应用主要涉 及对能源利用过程的优化和 控制。
02
节能技术包括各种类型的节 能措施，如能效标准的制定 、节能设备的开发和能源管 理系统的建立等。这些措施 都利用了热力学原理，实现 了对能源的有效利用和节约 。
03
在节能技术的应用中，热力 学原理可以帮助我们理解能 源的转换和利用过程，并评 估这些过程的能效和环境影 响。这些知识对于制定有效 的节能措施至关重要。
04
通过热力学原理的应用，我 们可以开发出更高效的节能 设备，如高效空调、节能灯 具等。这些设备在减少能源 消耗的同时，也减少了温室 气体的排放，有助于减缓气 候变化。
热传递是热量从高温物体向低温物体 转移的过程，主要有三种方式：传导 、对流和辐射。
物态变化与相变
物态变化
物质从固态经过液态、气态的相变过程，以及液态与气态之间的转变过程。
相变
物质在发生物态变化时，需要吸收或放出热量，这种由于物态变化而吸收或放 出的热量称为相变热。在一定压力下，一定量的纯物质在相变时所吸收或放出 的热量，称为物质的相变潜热。
THANKS
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总是向着能量耗散的方向进行，即热量总是自发地从高温流向低温，而
不是相反。
第二定律的应用
01 02 03
能源利用
热力学第二定律在能源利用领域有着广泛的应用。例如， 在发电厂中，利用高温蒸汽推动涡轮机转动，将热能转换 为机械能，再通过发电机转换为电能。这个过程中，熵增 原理保证了能量的有效转化和利用。
2024版年度《大学物理》全套教学课件(共11章完整版)
01课程介绍与教学目标Chapter《大学物理》课程简介0102教学目标与要求教学目标教学要求教材及参考书目教材参考书目《普通物理学教程》（力学、热学、电磁学、光学、近代物理学），高等教育出版社；《费曼物理学讲义》，上海科学技术出版社等。
02力学基础Chapter质点运动学位置矢量与位移运动学方程位置矢量的定义、位移的计算、标量与矢量一维运动学方程、二维运动学方程、三维运动学方程质点的基本概念速度与加速度圆周运动定义、特点、适用条件速度的定义、加速度的定义、速度与加速度的关系圆周运动的描述、角速度、线速度、向心加速度01020304惯性定律、惯性系与非惯性系牛顿第一定律动量定理的推导、质点系的牛顿第二定律牛顿第二定律作用力和反作用力、牛顿第三定律的应用牛顿第三定律万有引力定律的表述、引力常量的测定万有引力定律牛顿运动定律动量定理角动量定理碰撞030201动量定理与角动量定理功和能功的定义及计算动能定理势能机械能守恒定律03热学基础Chapter1 2 3温度的定义和单位热量与内能热力学第零定律温度与热量热力学第一定律的表述功与热量的关系热力学第一定律的应用热力学第二定律的表述01熵的概念02热力学第二定律的应用03熵与熵增原理熵增原理的表述熵与热力学第二定律的关系熵增原理的应用04电磁学基础Chapter静电场电荷与库仑定律电场与电场强度电势与电势差静电场中的导体与电介质01020304电流与电流密度磁场对电流的作用力磁场与磁感应强度磁介质与磁化强度稳恒电流与磁场阐述法拉第电磁感应定律的表达式和应用，分析感应电动势的产生条件和计算方法。
法拉第电磁感应定律楞次定律与自感现象互感与变压器电磁感应的能量守恒与转化解释楞次定律的含义和应用，分析自感现象的产生原因和影响因素。
介绍互感的概念、计算方法以及变压器的工作原理和应用。
分析电磁感应过程中的能量守恒与转化关系，以及焦耳热的计算方法。
电磁感应现象电磁波的产生与传播麦克斯韦方程组电磁波的辐射与散射电磁波谱与光子概念麦克斯韦电磁场理论05光学基础Chapter01光线、光束和波面的概念020304光的直线传播定律光的反射定律和折射定律透镜成像原理及作图方法几何光学基本原理波动光学基础概念01020304干涉现象及其应用薄膜干涉及其应用（如牛顿环、劈尖干涉等）01020304惠更斯-菲涅尔原理单缝衍射和圆孔衍射光栅衍射及其应用X射线衍射及晶体结构分析衍射现象及其应用06量子物理基础Chapter02030401黑体辐射与普朗克量子假设黑体辐射实验与经典物理的矛盾普朗克量子假设的提普朗克公式及其物理意义量子化概念在解决黑体辐射问题中的应用010204光电效应与爱因斯坦光子理论光电效应实验现象与经典理论的矛盾爱因斯坦光子理论的提光电效应方程及其物理意义光子概念在解释光电效应中的应用03康普顿效应及德布罗意波概念康普顿散射实验现象与经德布罗意波概念的提典理论的矛盾测不准关系及量子力学简介测不准关系的提出及其物理量子力学的基本概念与原理意义07相对论基础Chapter狭义相对论基本原理相对性原理光速不变原理质能关系广义相对论简介等效原理在局部区域内，无法区分均匀引力场和加速参照系。
大学物理第一章习题解析
3. 推广至一般平面曲线运动
r v2 r dv r a = n+ t ρ dt
2011学年秋季学期
ρ：曲率半径。
大学物理(1)
15
2. 掌握质点圆周运动的角量描述。 角位移： Δθ Δ θ dθ 角速度： ω = lim = Δt → 0 Δ t dt Δω dω d 2θ = = 2 α 角加速度： = lim
r r r r = r ′ + r0 r r r rPS = rP S ′ + rS ′S r r r v PS = v P S ′ + v S ′S r r r a PS = a P S ′ + a S ′S
2011学年秋季学期
参考系S′
r r r P ( r ′, v ′, a ′, t )
选择参考系，确定变换关系
解：
建立如图所示坐标系， 由题意可知
r v船水
r v风地
大学物理(1)
30o
r v水地
x 东
24
O
2011学年秋季学期
r v 船水
北 y
30 o
r v 风地
r v 水地
x 东
O
r r r r 根据相对速度公式，v PS = v P S ′ + v S ′S ′′ + v S ′′S r r r r r v烟船 = v风船 = v风地 + v地水 + v水船 r r r （ ） = v风地 − v船水 + v水地 r r r r o o = (−10)i − (−20 sin 30 i + 20 cos 30 j ) − 10i r r −1 = −10i − 17.3 j (km ⋅ h )
大学物理第一章质点运动学讲义
质点运动学的重要概念
位移
质点的位移是指质点在某一时刻相对 于参考点的位置变化量。
速度
质点的速度是指质点在某一时刻相对 于参考点的位置变化率。
加速度
质点的加速度是指质点在某一时刻相 对于参考点的速度变化率。
相对速度和相对加速度
当存在多个质点时，需要引入相对速 度和相对加速度的概念，以描述不同 质点之间的相对运动关系。
伽利略变换适用于低速运动，即速度远小于光速的情况。在 高速运动或引力场中，需要使用爱因斯坦的相对论变换。
牛顿运动定律的相对性
01
牛顿第一定律
一个质点将保持其运动状态，除非受到外力作用。在相对运动的参考系
中，牛顿第一定律速度与作用力成正比，与质量成反比。在相对运动的参考系中，
质点的描述主要包括位置、速度和加速度等基本参数，这些参数随时间变化而变 化，描述质点的运动状态。
质点运动的基本参数
位置
质点的位置可以用空间坐标来表示，通常用三维 坐标系中的坐标值描述。
速度
质点的速度是描述质点运动快慢和方向的物理量， 用矢量表示，包括大小和方向。
加速度
质点的加速度是描述质点速度变化快慢的物理量， 也是矢量，包括大小和方向。
描述一个质点相对于另一个质点的运 动速度。当两个质点相对运动时，它 们的相对速度取决于它们各自的运动 状态和方向。
相对加速度
描述一个质点相对于另一个质点的加 速度。相对加速度的大小和方向与两 个质点的相对速度有关，并影响它们 之间的相对位置和运动轨迹。
伽利略变换
伽利略变换是描述两个相对运动的惯性参考系之间关系的数 学公式。通过伽利略变换，可以计算一个质点在另一个质点 的参考系中的位置、速度和加速度。
大学物理第一章质点运动 学讲义
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1 – 2
温度的概念
第一章 温度
§1- 2
温度的概念
宁波大学理学院 韦世豪
1 – 2
温度的概念
第一章 温度
热力学第零定律(实验规律) 热力学第零定律(实验规律) 如果系统A和系统 分别与系统 达到热平衡, 和系统B分别与系统C达到热平衡 如果系统 和系统 分别与系统 达到热平衡,则 系统A和 也必定处于热平衡. 也必定处于热平衡 系统 和B也必定处于热平衡. 由热力学第零定律可知, 由热力学第零定律可知,处在同一热平衡状态的 系统必具有共同的宏观性质 具有共同的宏观性质, 系统必具有共同的宏观性质,我们把这一共同的宏观 性质,称为系统的温度 温度. 性质,称为系统的温度. 隔热板 温度的数值表示法叫做温标 温度的数值表示法叫做温标 结论: 结论:要确定两个物体是否温度 相等,即是否处于平衡态, 相等,即是否处于平衡态,就不 需要使二者直接接触, 需要使二者直接接触,只要利用 一个"第三者"加以沟通就行了. 一个"第三者"加以沟通就行了. 这个 "第三者" 就是温度计. 第三者" 就是温度计. 温度计
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1 – 1
宏观与微观
第一章 温度
三,宏观状态参量 用来描述系统状态的变数称为状态参量 用来描述系统状态的变数称为状态参量 变数 宏观状态的参量有 描述气体宏观状态的参量有: 描述气体宏观状态的参量有: a,气体的体积 ,气体的体积V
V0
1
V2 2 V1
气体分子所能达到的空间.单位: 气体分子所能达到的空间.单位:米3(m3 ). 气体的体积与气体分子的体积的总和是完全不同 气体的体积与气体分子的体积的总和是完全不同 与气体分子的体积的总和 例如,对于贮有一定量的气体的容器, 的.例如,对于贮有一定量的气体的容器,如果容器 的容积为V,气体分子本身的体积的总和为b, 的容积为 ,气体分子本身的体积的总和为 ,则气体 的体积为V-b. 的体积为 .
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1 – 1
宏观与微观
第一章 温度
并不是任何不随时间变化的状态都是平衡态. 并不是任何不随时间变化的状态都是平衡态. 例如:金属棒一头插在冰水里 一头插在冰水里, 例如:金属棒一头插在冰水里,一头插在沸水里 Q 0 0C A B 50 0C 金属棒上的状态是稳定的, 金属棒上的状态是稳定的,并不是平衡态 C 100 0C
V = V0 (V1 + V2 )
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1 – 1
宏观与微观
第一章 温度
b,气体的压强 ,气体的压强p 气体的压强是气体作用于容器壁单位面积上的 气体的压强是气体作用于容器壁单位面积上的 压力, 压力,是气体分子作无规则的热运动对器壁作用的 宏观表现. 宏观表现. 单位:帕斯卡( 单位:帕斯卡(Pa ) 1 Pa = 1 N / m2 1标准大气压 1 atm) = 1.013×105(Pa) 标准大气压( 标准大气压 × ) = 760 mmHg c,气体的温度 ,气体的温度T 从宏观上来看,温度表示物体的冷热程度. 从宏观上来看,温度表示物体的冷热程度.从微 观上来看,它表示物体内部分子热运动的剧烈程度. 观上来看,它表示物体内部分子热运动的剧烈程度. 可由热力学第零定律给出温度的严格定义. 可由热力学第零定律给出温度的严格定义. 热力学第零定律给出温度的严格定义
但只能给出两个温度数值之比. 但只能给出两个温度数值之比. 引入标准温度定点:(1954年) 引入标准温度定点:( 标准温度定点:( 年 水的三相点:即水,冰和水汽( 水的三相点:即水,冰和水汽(水汽压强此时为 4.58mmHg)三相共存而达到平衡态时的温度 3. 4.58 )三相共存而达到平衡态时的温度T 尔文]( ) 国际单位: 尔文 国际单位:开[尔文 (K)
pV ∝ T
但只能给出两个温度数值之比. 但只能给出两个温度数值之比. 一定质量的理想气体 理想气体: 一定质量的理想气体:
pV = αT
在水的三相点T :(p 在水的三相点 3:( 3,V3,T3) T3 = 273.16 K 任意温度T: 任意温度 : 牢 记
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(p,V,T) , , )
平 衡 态
一,系统与外界 在热学中,把所研究的对象(宏观物体) 在热学中,把所研究的对象(宏观物体)称为热 力学系统 它是由大量的微观粒子组成. 系统, 力学系统,它是由大量的微观粒子组成.系统以外的 物质称为外界. 物质称为外界. 孤立系统:系统与外界没有物质交换,没有能量交换. 孤立系统:系统与外界没有物质交换,没有能量交换. 封闭系统:系统与外界没有物质交换,但有能量交换. 封闭系统:系统与外界没有物质交换,但有能量交换. 研究汽缸中的气体时, 例:研究汽缸中的气体时,气 体是系统, 体是系统,汽缸以及汽缸以外的物 体都是外界. 体都是外界.
隔热板
A C
B
T = t + 273.15
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导热板
1 – 3
理想气体温标
第一章 温度
§1- 3
理想气体温标
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1 – 3
理想气体温标
第一章 温度
玻意耳定律: 玻意耳定律 一定质量的气体, 一定的温度下 压强和 一定质量的气体,在一定的温度下,其压强和体 乘积是个常量, 是个常量 积的乘积是个常量,即: pV=常量 (温度 不变) 常量 温度T不变 不变) 注:不同的温度,这一常量的数值不同. 不同的温度,这一常量的数值不同. 理想气体: 理想气体: 下都严格遵守玻意耳定律的气体. 在各种压强下都严格遵守玻意耳定律的气体. 各种压强下都严格遵守玻意耳定律的气体 是各种实际气体在压强趋于零时的极限情况, 压强趋于零时的极限情况 注:是各种实际气体在压强趋于零时的极限情况,是 一种理想模型. 一种理想模型.
2,分子处在不停的,无规则的热运动之中.其热运动 ,分子处在不停的,无规则的热运动之中. 的剧烈程度与物体的温度有关. 的剧烈程度与物体的温度有关. f 3,分子之间存在相互 , 作用的引力和斥力. 作用的引力和斥力.
10-10 10-9
r (m)
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1 – 1
宏观与微观
第一章 温度
1 – 1
宏观与微观
第一章 温度
§1- 1
宏观与微观
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1 – 1
宏观与微观
第一章 温度
引
一,热学的研究对象
言
热学是研究热现象的理论 热学是研究热现象的理论. 热现象的理论. 凡是物体的物理性质随温度(与冷热有关) 凡是物体的物理性质随温度(与冷热有关)的变 温度 化而变化的现象,称为热现象. 化而变化的现象,称为热现象. 常见的一些热现象: 常见的一些热现象: 一壶水开了,水变成了水蒸气. 1,一壶水开了,水变成了水蒸气. 温度降到0℃以下,液体的水变成了固体的冰块. 0℃以下 2,温度降到0℃以下,液体的水变成了固体的冰块. 气体被压缩,产生压强. 3,气体被压缩,产生压强. 物体被加热,物体的温度升高. 4,物体被加热,物体的温度升高.
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1 – 1
宏观与微观
第一章 温度
二,热学的研究方法 1,微观理论 , 分子运动论或统计物理学是研究热现象的微观理论 统计规律是大量的偶然事件所遵从的规律. 统计规律是大量的偶然事件所遵从的规律. 热运动是物体内部大量分子一种永不停息的无规 则运动.虽然个别分子的运动具有很大的偶然性, 则运动.虽然个别分子的运动具有很大的偶然性,但 是大量分子的集体表现具有确定的规律性, 是大量分子的集体表现具有确定的规律性,即统计规 律. 统计物理学是从物质的微观结构出发, 统计物理学是从物质的微观结构出发,首先建立 物质分子的微观模型, 物质分子的微观模型,然后依据每个分子遵从的力学 规律,用统计的方法研究宏观物体的热的性质. 规律,用统计的方法研究宏观物体的热的性质.
T3 = 273.16 K
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1 – 3
理想气体温标
第一章 温度
理想气体温标: 理想气体温标: 对于一定质量的气体, 乘积只决定于温度, 对于一定质量的气体,它的 pV 乘积只决定于温度 故我们就可以据此定义一个温标,称为理想气体温标 理想气体温标. 故我们就可以据此定义一个温标,称为理想气体温标.
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A C
B 导热板
1 – 2
温度的概念
第一章 温度
第三者的确定: 第三者的确定: 1),随温度有明显变化性质的物质; ),随温度有明显变化性质的物质; 随温度有明显变化性质的物质 2),选定温度的特定参照点(一个或两个); ),选定温度的特定参照点(一个或两个); ),选定温度的特定参照点 一种常用的温标: 水银作测温物质 一种常用的温标:用水银作测温物质 特定的参照点: 特定的参照点: 水的冰点 0℃,沸点100℃. 0℃,沸点100℃ 100℃. (1)摄氏温标: t℃ )摄氏温标: 热力学温标(绝对温标 温标): (2)热力学温标(绝对温标 : T(开 K) ( )
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宏观与微观
Байду номын сангаас第一章 温度
2,宏观理论 , 热力学是研究热现象的宏观理论. 热力学是研究热现象的宏观理论. 从宏观上来看,物体有一定的体积, 从宏观上来看,物体有一定的体积,温度和压 热力学不涉及物质的微观结构, 强.热力学不涉及物质的微观结构,它只是根据由 观察和实验所总结出来的热力学定律 所总结出来的热力学定律, 观察和实验所总结出来的热力学定律,用严密的逻 辑推理方法,研究热现象及其规律. 辑推理方法,研究热现象及其规律. 3,两种理论的联系与区别 , 在对热现象的研究上,起到了相辅相成的作用. 在对热现象的研究上,起到了相辅相成的作用. 热力学对热现象给出了普遍可靠的结果, 热力学对热现象给出了普遍可靠的结果,可以用来 验证微观理论的的正确性; 验证微观理论的的正确性; 统计物理学则可深入热现象的本质, 统计物理学则可深入热现象的本质,了解热力 学宏观理论的微观本质. 学宏观理论的微观本质.
1 – 2
温度的概念
第一章 温度
§1- 2
温度的概念
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1 – 2
温度的概念
第一章 温度
热力学第零定律(实验规律) 热力学第零定律(实验规律) 如果系统A和系统 分别与系统 达到热平衡, 和系统B分别与系统C达到热平衡 如果系统 和系统 分别与系统 达到热平衡,则 系统A和 也必定处于热平衡. 也必定处于热平衡 系统 和B也必定处于热平衡. 由热力学第零定律可知, 由热力学第零定律可知,处在同一热平衡状态的 系统必具有共同的宏观性质 具有共同的宏观性质, 系统必具有共同的宏观性质,我们把这一共同的宏观 性质,称为系统的温度 温度. 性质,称为系统的温度. 隔热板 温度的数值表示法叫做温标 温度的数值表示法叫做温标 结论: 结论:要确定两个物体是否温度 相等,即是否处于平衡态, 相等,即是否处于平衡态,就不 需要使二者直接接触, 需要使二者直接接触,只要利用 一个"第三者"加以沟通就行了. 一个"第三者"加以沟通就行了. 这个 "第三者" 就是温度计. 第三者" 就是温度计. 温度计
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1 – 1
宏观与微观
第一章 温度
三,宏观状态参量 用来描述系统状态的变数称为状态参量 用来描述系统状态的变数称为状态参量 变数 宏观状态的参量有 描述气体宏观状态的参量有: 描述气体宏观状态的参量有: a,气体的体积 ,气体的体积V
V0
1
V2 2 V1
气体分子所能达到的空间.单位: 气体分子所能达到的空间.单位:米3(m3 ). 气体的体积与气体分子的体积的总和是完全不同 气体的体积与气体分子的体积的总和是完全不同 与气体分子的体积的总和 例如,对于贮有一定量的气体的容器, 的.例如,对于贮有一定量的气体的容器,如果容器 的容积为V,气体分子本身的体积的总和为b, 的容积为 ,气体分子本身的体积的总和为 ,则气体 的体积为V-b. 的体积为 .
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宏观与微观
第一章 温度
并不是任何不随时间变化的状态都是平衡态. 并不是任何不随时间变化的状态都是平衡态. 例如:金属棒一头插在冰水里 一头插在冰水里, 例如:金属棒一头插在冰水里,一头插在沸水里 Q 0 0C A B 50 0C 金属棒上的状态是稳定的, 金属棒上的状态是稳定的,并不是平衡态 C 100 0C
V = V0 (V1 + V2 )
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宏观与微观
第一章 温度
b,气体的压强 ,气体的压强p 气体的压强是气体作用于容器壁单位面积上的 气体的压强是气体作用于容器壁单位面积上的 压力, 压力,是气体分子作无规则的热运动对器壁作用的 宏观表现. 宏观表现. 单位:帕斯卡( 单位:帕斯卡(Pa ) 1 Pa = 1 N / m2 1标准大气压 1 atm) = 1.013×105(Pa) 标准大气压( 标准大气压 × ) = 760 mmHg c,气体的温度 ,气体的温度T 从宏观上来看,温度表示物体的冷热程度. 从宏观上来看,温度表示物体的冷热程度.从微 观上来看,它表示物体内部分子热运动的剧烈程度. 观上来看,它表示物体内部分子热运动的剧烈程度. 可由热力学第零定律给出温度的严格定义. 可由热力学第零定律给出温度的严格定义. 热力学第零定律给出温度的严格定义
但只能给出两个温度数值之比. 但只能给出两个温度数值之比. 引入标准温度定点:(1954年) 引入标准温度定点:( 标准温度定点:( 年 水的三相点:即水,冰和水汽( 水的三相点:即水,冰和水汽(水汽压强此时为 4.58mmHg)三相共存而达到平衡态时的温度 3. 4.58 )三相共存而达到平衡态时的温度T 尔文]( ) 国际单位: 尔文 国际单位:开[尔文 (K)
pV ∝ T
但只能给出两个温度数值之比. 但只能给出两个温度数值之比. 一定质量的理想气体 理想气体: 一定质量的理想气体:
pV = αT
在水的三相点T :(p 在水的三相点 3:( 3,V3,T3) T3 = 273.16 K 任意温度T: 任意温度 : 牢 记
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(p,V,T) , , )
平 衡 态
一,系统与外界 在热学中,把所研究的对象(宏观物体) 在热学中,把所研究的对象(宏观物体)称为热 力学系统 它是由大量的微观粒子组成. 系统, 力学系统,它是由大量的微观粒子组成.系统以外的 物质称为外界. 物质称为外界. 孤立系统:系统与外界没有物质交换,没有能量交换. 孤立系统:系统与外界没有物质交换,没有能量交换. 封闭系统:系统与外界没有物质交换,但有能量交换. 封闭系统:系统与外界没有物质交换,但有能量交换. 研究汽缸中的气体时, 例:研究汽缸中的气体时,气 体是系统, 体是系统,汽缸以及汽缸以外的物 体都是外界. 体都是外界.
隔热板
A C
B
T = t + 273.15
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导热板
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理想气体温标
第一章 温度
§1- 3
理想气体温标
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理想气体温标
第一章 温度
玻意耳定律: 玻意耳定律 一定质量的气体, 一定的温度下 压强和 一定质量的气体,在一定的温度下,其压强和体 乘积是个常量, 是个常量 积的乘积是个常量,即: pV=常量 (温度 不变) 常量 温度T不变 不变) 注:不同的温度,这一常量的数值不同. 不同的温度,这一常量的数值不同. 理想气体: 理想气体: 下都严格遵守玻意耳定律的气体. 在各种压强下都严格遵守玻意耳定律的气体. 各种压强下都严格遵守玻意耳定律的气体 是各种实际气体在压强趋于零时的极限情况, 压强趋于零时的极限情况 注:是各种实际气体在压强趋于零时的极限情况,是 一种理想模型. 一种理想模型.
2,分子处在不停的,无规则的热运动之中.其热运动 ,分子处在不停的,无规则的热运动之中. 的剧烈程度与物体的温度有关. 的剧烈程度与物体的温度有关. f 3,分子之间存在相互 , 作用的引力和斥力. 作用的引力和斥力.
10-10 10-9
r (m)
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第一章 温度
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第一章 温度
引
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言
热学是研究热现象的理论 热学是研究热现象的理论. 热现象的理论. 凡是物体的物理性质随温度(与冷热有关) 凡是物体的物理性质随温度(与冷热有关)的变 温度 化而变化的现象,称为热现象. 化而变化的现象,称为热现象. 常见的一些热现象: 常见的一些热现象: 一壶水开了,水变成了水蒸气. 1,一壶水开了,水变成了水蒸气. 温度降到0℃以下,液体的水变成了固体的冰块. 0℃以下 2,温度降到0℃以下,液体的水变成了固体的冰块. 气体被压缩,产生压强. 3,气体被压缩,产生压强. 物体被加热,物体的温度升高. 4,物体被加热,物体的温度升高.
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二,热学的研究方法 1,微观理论 , 分子运动论或统计物理学是研究热现象的微观理论 统计规律是大量的偶然事件所遵从的规律. 统计规律是大量的偶然事件所遵从的规律. 热运动是物体内部大量分子一种永不停息的无规 则运动.虽然个别分子的运动具有很大的偶然性, 则运动.虽然个别分子的运动具有很大的偶然性,但 是大量分子的集体表现具有确定的规律性, 是大量分子的集体表现具有确定的规律性,即统计规 律. 统计物理学是从物质的微观结构出发, 统计物理学是从物质的微观结构出发,首先建立 物质分子的微观模型, 物质分子的微观模型,然后依据每个分子遵从的力学 规律,用统计的方法研究宏观物体的热的性质. 规律,用统计的方法研究宏观物体的热的性质.
T3 = 273.16 K
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理想气体温标: 理想气体温标: 对于一定质量的气体, 乘积只决定于温度, 对于一定质量的气体,它的 pV 乘积只决定于温度 故我们就可以据此定义一个温标,称为理想气体温标 理想气体温标. 故我们就可以据此定义一个温标,称为理想气体温标.
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温度的概念
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第三者的确定: 第三者的确定: 1),随温度有明显变化性质的物质; ),随温度有明显变化性质的物质; 随温度有明显变化性质的物质 2),选定温度的特定参照点(一个或两个); ),选定温度的特定参照点(一个或两个); ),选定温度的特定参照点 一种常用的温标: 水银作测温物质 一种常用的温标:用水银作测温物质 特定的参照点: 特定的参照点: 水的冰点 0℃,沸点100℃. 0℃,沸点100℃ 100℃. (1)摄氏温标: t℃ )摄氏温标: 热力学温标(绝对温标 温标): (2)热力学温标(绝对温标 : T(开 K) ( )
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2,宏观理论 , 热力学是研究热现象的宏观理论. 热力学是研究热现象的宏观理论. 从宏观上来看,物体有一定的体积, 从宏观上来看,物体有一定的体积,温度和压 热力学不涉及物质的微观结构, 强.热力学不涉及物质的微观结构,它只是根据由 观察和实验所总结出来的热力学定律 所总结出来的热力学定律, 观察和实验所总结出来的热力学定律,用严密的逻 辑推理方法,研究热现象及其规律. 辑推理方法,研究热现象及其规律. 3,两种理论的联系与区别 , 在对热现象的研究上,起到了相辅相成的作用. 在对热现象的研究上,起到了相辅相成的作用. 热力学对热现象给出了普遍可靠的结果, 热力学对热现象给出了普遍可靠的结果,可以用来 验证微观理论的的正确性; 验证微观理论的的正确性; 统计物理学则可深入热现象的本质, 统计物理学则可深入热现象的本质,了解热力 学宏观理论的微观本质. 学宏观理论的微观本质.