大学热学第一讲
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大一热学第一章知识点
大一热学第一章知识点热学是物理学的重要分支之一，它研究的是物质的热现象和热力学性质。
作为大一学生，我们将从热学的第一章开始，学习一些基础的热学知识。
本文将带领大家回顾并深入探讨大一热学第一章的知识点。
1. 温度与热量温度是物质内部粒子运动的平均速度和能量的度量。
常用的温度单位有摄氏度（℃）和开尔文（K）。
而热量是物质传递热能的方式，它的单位是焦耳（J）。
2. 热平衡与热传递当两个物体达到相同的温度时，它们处于热平衡状态。
热传递是指热量从温度较高的物体传递到温度较低的物体的过程，可通过导热、对流和辐射等方式实现。
3. 热容和比热容热容是物体吸收或放出单位热量时温度的变化量。
它的计算公式为Q = mcΔT，其中Q表示吸收或放出的热量，m为物体的质量，c为物体的热容，ΔT为温度的变化量。
比热容是指单位质量物体吸收或放出的热量引起的温度变化量。
4. 等压热容和等体热容等压热容是指在等压条件下单位质量物质吸收或放出的热量引起的温度变化量；等体热容是指在等体条件下单位质量物质吸收或放出的热量引起的温度变化量。
它们的计算公式分别为Cp = (∂Q/∂T)p和Cv = (∂Q/∂T)v。
5. 绝热过程绝热过程是指在过程中没有热量传递的过程。
在绝热过程中，物体内部的热量不外传，因此可以推导出绝热方程pV^γ = 常数，其中p为压强，V为体积，γ为比热容比。
6. 理想气体状态方程理想气体状态方程描述了理想气体在一定条件下的物态方程，即pV = nRT，其中p为气体的压强，V为气体的体积，n为气体的物质量，R为气体常数，T为气体的绝对温度。
7. 微观与宏观微观热学研究物质的微观运动和微观结构对热学性质的影响；宏观热学研究大量物质的整体性质和宏观规律。
在热学中，我们通常运用宏观热学分析问题。
8. 内能和焓内能是物体内部分子之间相互作用的能量总和，它包括物体的热能、动能和势能等。
焓是系统吸收或放出的热量和对外界做功之和，表示为H = Q + W，其中Q为吸收或放出的热量，W为对外界做的功。
大学物理热力学PPT课件
02
对应态原理
不同物质在相同的对应状态下具有相同 的热力学性质。对应态参数包括对比压 强、对比体积和对比温度。
03
范德华方程与对应态 原理的应用
预测真实气体的性质，如液化温度、临 界参数等。
真实气体行为描述
压缩因子
描述真实气体与理想气体偏差程度的物理量，定义为Z = pV/nRT。对于理想气体，Z = 1；对于真实气体，Z ≠ 1。
细管电泳等。
固体熔化与升华过程分析
固体熔化
升华过程
熔化与升华的应用
固体在加热过程中，当温度达到 熔点时开始熔化，由固态转变为 液态。熔化过程中吸收热量，温 度保持不变。
某些物质在固态时可以直接升华 为气态，而无需经过液态阶段。 升华过程中也吸收热量，但温度 同样保持不变。
熔化与升华是物质相变的重要过 程，对于理解物质的热力学性质 和相变规律具有重要意义。同时， 在实际应用中也具有广泛用途， 如金属冶炼、材料制备等领域。
阿马伽分体积定律
混合气体的总体积等于各组分气体分体积之和，即V_total = V_1 + V_2 + ... + V_n。
理想气体混合物的性质
各组分气体遵守理想气体状态方程，且相互之间无化学反应。
范德华方程与对应态原理
01
范德华方程
对真实气体行为的描述，考虑了分子体 积和分子间相互作用力，形式为(p + a/V^2)(V - b) = RT，其中a、b为与物 质特性相关的常数。
维里方程
描述真实气体行为的另一种方程形式，考虑了高阶分子间 相互作用项，形式为pV = nRT(1 + B/V + C/V^2 + ...)， 其中B、C等为维里系数。
大学物理热学ppt课件
一级相变与二级相变的区别
热力学函数变化特点、相变潜热的计算
临界点及超临界现象
临界点的定义及性质、超临界流体的特点及应用
05 热辐射与黑体辐 射理论
热辐射基本概念及性质
热辐射定义
01
物体由于具有温度而辐射电磁波的现象。
热辐射特点
02
不依赖介质传播，具有连续光谱，温度越高辐射越强。
热辐射与光辐射的区别
气体输运现象及粘滞性、热传导等性质
粘滞性
气体在流动时，由于分子间的动量交换，会 产生阻碍流动的粘滞力。气体的粘滞性与温 度、压强有关。
热传导
气体中热从高温部分传向低温部分的现象 称为热传导。热传导是由于分子间的碰撞传 递能量实现的。气体的热传导系数与温度、
压强有关。
04 固体、液体与相 变现象
大学物理热学ppt课件
目录
• 热学基本概念与定律 • 热力学过程与循环 • 气体动理论与分子运动论 • 固体、液体与相变现象 • 热辐射与黑体辐射理论 • 热学在生活和科技中应用
01 热学基本概念与 定律
温度与热量
温度
表示物体冷热程度的物理量， 是分子热运动平均动能的标志。
热量
在热传递过程中所传递内能的 多少。
绝热过程
系统与外界没有热交换的热力学过程。 在绝热过程中，系统的温度变化完全 由做功引起。例如，绝热膨胀和绝热 压缩是常见的绝热过程。
多方过程与准静态过程
多方过程
系统状态变化时，其压强和体积同时发生变化的过程。多方过程的特征在于压强和体积的乘积（PV）的n次方保 持恒定，其中n为多方指数。多方过程包括等温过程、等压过程和等容过程等特例。
最概然速率
在麦克斯韦速率分布曲线中，有一个峰值对应的速率称为最概然速率，表示在该速率附 近分子数最多。
热力学函数变化特点、相变潜热的计算
临界点及超临界现象
临界点的定义及性质、超临界流体的特点及应用
05 热辐射与黑体辐 射理论
热辐射基本概念及性质
热辐射定义
01
物体由于具有温度而辐射电磁波的现象。
热辐射特点
02
不依赖介质传播，具有连续光谱，温度越高辐射越强。
热辐射与光辐射的区别
气体输运现象及粘滞性、热传导等性质
粘滞性
气体在流动时，由于分子间的动量交换，会 产生阻碍流动的粘滞力。气体的粘滞性与温 度、压强有关。
热传导
气体中热从高温部分传向低温部分的现象 称为热传导。热传导是由于分子间的碰撞传 递能量实现的。气体的热传导系数与温度、
压强有关。
04 固体、液体与相 变现象
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目录
• 热学基本概念与定律 • 热力学过程与循环 • 气体动理论与分子运动论 • 固体、液体与相变现象 • 热辐射与黑体辐射理论 • 热学在生活和科技中应用
01 热学基本概念与 定律
温度与热量
温度
表示物体冷热程度的物理量， 是分子热运动平均动能的标志。
热量
在热传递过程中所传递内能的 多少。
绝热过程
系统与外界没有热交换的热力学过程。 在绝热过程中，系统的温度变化完全 由做功引起。例如，绝热膨胀和绝热 压缩是常见的绝热过程。
多方过程与准静态过程
多方过程
系统状态变化时，其压强和体积同时发生变化的过程。多方过程的特征在于压强和体积的乘积（PV）的n次方保 持恒定，其中n为多方指数。多方过程包括等温过程、等压过程和等容过程等特例。
最概然速率
在麦克斯韦速率分布曲线中，有一个峰值对应的速率称为最概然速率，表示在该速率附 近分子数最多。
大一热学知识点
大一热学知识点热学是物理学的一个重要分支，研究热量的传递、转化和性质变化。
在大一的学习中，热学是一门基础而又关键的学科。
下面，我将为大家介绍大一热学的几个重要知识点。
一、热量与温度的概念及单位热量是物体间传递的能量，它与物体的温度密切相关。
在热学中，热量的单位是焦耳(J)。
温度是物体内部微观粒子的热运动程度的物理量，常用的单位是摄氏度(℃)或开尔文(K)。
在热学中，摄氏度和开尔文之间的关系是：K=℃+273.15。
二、热平衡和热传导定律当两个物体处于接触状态，并且它们的温度相同时，我们说它们达到了热平衡。
热平衡是热学中一个重要的基本概念。
热传导是指热量从热量较高的物体传递到热量较低的物体的过程。
根据热传导的性质，我们可以得出热传导的定律：热流的大小正比于温度差和传导物体的导热性能，反比于物体之间的距离。
热传导的单位是焦耳/秒(J/s)，也可以用瓦特(W)表示。
三、热胀冷缩现象与热膨胀系数物体在受热时会发生热胀，温度降低时会发生冷缩。
热胀冷缩是物体因温度变化而引起的尺寸变化现象。
热膨胀系数是描述物体热胀冷缩性质的一个物理量。
它表示单位温度升高(或降低)时，物体长度的相对增量。
不同物质的热膨胀系数不同，单位是1/℃。
常见的热膨胀系数有线膨胀系数、面膨胀系数和体膨胀系数。
四、理想气体状态方程与压强和温度的关系理想气体状态方程是描述理想气体状态的一个重要公式。
它可以表示为PV=nRT，其中P是气体的压强，V是气体的体积，n是气体的摩尔数，R是气体常数，T是气体的绝对温度。
根据理想气体状态方程，我们可以得出气体的压强和温度成正比的关系，即当气体的体积和物质的量不变时，气体的压强与温度成正比。
五、热容与比热容热容是物体吸收或释放单位热量时的温度变化量。
它是描述物体热力学性质的一个重要参数。
比热容是热容的一种相对值，它表示单位质量物质吸收或释放单位热量时的温度变化量。
常用的比热容单位是焦耳/(千克·开尔文)(J/(kg·K))。
大学物理热力学1.ppt
22
于是
7 ( T T ) Q b a 2 1 1 Q ( 5 2 ln 2 ) T 5 T 1 b a
7 ( 1 T T ) a/ b 1 ( 5 2 ln 2 ) 5 T T a/ b
其中
T P P V 1 a a c 1 T P P V 2 b b b 2
Note:
[思考]
①在卡诺循环中，两条等温线下的面积是否相等？为什么？
②两条绝热线下的面积是否相等？物理意义？
28
[例2-2]1mol理想气体作卡诺循环，T1=400k，T2=300k，在400k的等温线上起始体积 V1=0.001m3，终止体积V2=0.005m3，求气体在每一循环中①从高温热源吸收的热量Q1； ②所做净功A；③传给低温热源的热量Q2。
解： P a b T1 T2 c V V1 V2 ①
M V 2 Q Q A RT ln 1 ab ab 1 M V mol 1
d
O
0 . 005 1 8 . 31 400 ln 0 . 001 3 5 . 35 10 ( J )
29
②
A T 1 2 Q T 1 1 T 300 3 2 A Q ( 1 ) 5 . 35 10 ( 1 ) 1 T 400 1 3 1 . 1 2 Q Q 1 1 T2 1 T1
卡诺热机：
⒒致冷机的致冷系数
卡诺致冷机：
Q Q 2 2 w Q Q A 1 2 T2 w T1 T2
35
⒈理想气体的状态变化遵从PV2=B的规律(B为正常数)，则当体积由V1膨胀至2V1时，气体 对外做功A= 。
M dQ CdT Mmol
于是
7 ( T T ) Q b a 2 1 1 Q ( 5 2 ln 2 ) T 5 T 1 b a
7 ( 1 T T ) a/ b 1 ( 5 2 ln 2 ) 5 T T a/ b
其中
T P P V 1 a a c 1 T P P V 2 b b b 2
Note:
[思考]
①在卡诺循环中，两条等温线下的面积是否相等？为什么？
②两条绝热线下的面积是否相等？物理意义？
28
[例2-2]1mol理想气体作卡诺循环，T1=400k，T2=300k，在400k的等温线上起始体积 V1=0.001m3，终止体积V2=0.005m3，求气体在每一循环中①从高温热源吸收的热量Q1； ②所做净功A；③传给低温热源的热量Q2。
解： P a b T1 T2 c V V1 V2 ①
M V 2 Q Q A RT ln 1 ab ab 1 M V mol 1
d
O
0 . 005 1 8 . 31 400 ln 0 . 001 3 5 . 35 10 ( J )
29
②
A T 1 2 Q T 1 1 T 300 3 2 A Q ( 1 ) 5 . 35 10 ( 1 ) 1 T 400 1 3 1 . 1 2 Q Q 1 1 T2 1 T1
卡诺热机：
⒒致冷机的致冷系数
卡诺致冷机：
Q Q 2 2 w Q Q A 1 2 T2 w T1 T2
35
⒈理想气体的状态变化遵从PV2=B的规律(B为正常数)，则当体积由V1膨胀至2V1时，气体 对外做功A= 。
M dQ CdT Mmol
大学物理热力学(一)课件
第八章 热力学
前言
热力学是从能量守恒和转化的角度来研究热运动规律的。 在热力学中，常把所研究的物体系统称为热力学系统或简称系统.
热力学系统可以是气体，也可以是固体、液体，不论是固体、液体 还是气体，热力学系统都是由大量粒子构成的.
在热力学中，往往不考虑系统整体的机械运动，而是从能量的观点 出发，研究在系统状态变化过程中有关热功转换的关系和条件等问题。
dE dT
E i RT
2
若气体是理想气体：dE
i 2
RdT
，代入上式有：
i
CV
R 2
（4）
（4）式表明：理想气体的定体摩尔热容是一个与分子自由度有关的 量，而与气体的温度无关。
i
CV
R 2
（4）
3
对单原子气体分子：CV
R 2
5
双原子分子：
CV
R 2
三原子分子或三原子以上分子： CV 3R
5
（1）
（2）
V
（1）等体吸热过程中，外界传给系统的热量，全部用来增加系统 的内能，而系统不对外做功；
（2）等体放热过程中，系统向外界放热是以减少自己内能为代价 的。
2、等温过程
E i RT
2
特点：在系统状态变化过程中 T=C，dT=0 对理想气体而言，内能是温度的单值函数：
dE
i 2
RdT
0
热一律在等温过程中的表达式为： Q 0,W 0,等温膨胀(1)
热力学（一）
主讲 于一
回顾
理想气体的内能
En
n
n
i 2
KT
（8.1）
i
i
E mol
N0
2
KT
第一讲热力学的方法
• 2，设z是x，y的函数，而x，y又都是u，v的函数， 则z是u，v的函数，其偏导数为：
z z x z y , z z x z y u x u y u v x v y v
全微分——完整微分
• 设z是独立变数x，y的函数z=z（x，y）， Z的全
微分为：
dz
z x
y
dx
z y
x
二、热力学的概念、定律等
• 1，热力学系统：任何一部分宏观物质世界都可以 构成一个系统。
• 2，界面：系统的划分界限。 • 3，状态与性质：系统的状态是由系统的性质决定
的。而系统的性质是由人们可观测到的宏观物理 量表示出来的。性质与系统状态的变化历史无关， 如功和热都不是系统的性质。 • 4，平衡态：在不受外界影响的条件下，系统的宏 观性质不随时间改变的状态称之为平衡态。处于 平衡态的系统有一定的状态参量（P，V，T）、 内能E等。
说明：沿封闭路径的线积分为零 另：此结论可以推广到多个独立
变量的情形。
• 从这三个热力学函数出发作数学推演，就可以得 到物质的各种平衡性质之间的联系。这就是热力 学方法的基本内容。
热力学的高度可靠性
• 热力学理论推导所依据的三个定律不是由 某个实验来决定的，而是无数经验的总结， 因此，这些定律是非常可靠的。
• 只要在推导过程中，不加上其他的假设， 我们还没有发现和热力学推论不同的结果。
• 如果另y不变，即上式中dy=0，得到：
z x y
(
F x
)
y,z
(
F z
)
y,x
,
x z y
(
F z
)
x
,
y
(
F x
)
y
z z x z y , z z x z y u x u y u v x v y v
全微分——完整微分
• 设z是独立变数x，y的函数z=z（x，y）， Z的全
微分为：
dz
z x
y
dx
z y
x
二、热力学的概念、定律等
• 1，热力学系统：任何一部分宏观物质世界都可以 构成一个系统。
• 2，界面：系统的划分界限。 • 3，状态与性质：系统的状态是由系统的性质决定
的。而系统的性质是由人们可观测到的宏观物理 量表示出来的。性质与系统状态的变化历史无关， 如功和热都不是系统的性质。 • 4，平衡态：在不受外界影响的条件下，系统的宏 观性质不随时间改变的状态称之为平衡态。处于 平衡态的系统有一定的状态参量（P，V，T）、 内能E等。
说明：沿封闭路径的线积分为零 另：此结论可以推广到多个独立
变量的情形。
• 从这三个热力学函数出发作数学推演，就可以得 到物质的各种平衡性质之间的联系。这就是热力 学方法的基本内容。
热力学的高度可靠性
• 热力学理论推导所依据的三个定律不是由 某个实验来决定的，而是无数经验的总结， 因此，这些定律是非常可靠的。
• 只要在推导过程中，不加上其他的假设， 我们还没有发现和热力学推论不同的结果。
• 如果另y不变，即上式中dy=0，得到：
z x y
(
F x
)
y,z
(
F z
)
y,x
,
x z y
(
F z
)
x
,
y
(
F x
)
y
2024版大学物理热学完整ppt课件
制冷技术分类
介绍根据制冷原理和应用领域划分的不同类型制冷技术，如压缩 式制冷、吸收式制冷、热电制冷等。
新型制冷技术介绍
简要介绍一些新兴的制冷技术，如磁制冷、声制冷等，并分析其 优缺点及发展前景。
25
常见制冷设备工作原理介绍
1 2
家用冰箱
详细介绍家用冰箱的结构、工作原理及性能指标， 包括压缩式制冷系统和吸收式制冷系统等。
分析制冷技术在环境保护（如 减少温室气体排放）和可持续 发展方面的应用前景，讨论其 在实现绿色低碳发展中的重要 作用。
2024/1/30
27
06
热学实验方法与技巧分享
2024/1/30
28
温度测量方法及误差分析
接触式测温法
利用热平衡原理，使测温元件与被测物体接触，达到热平衡后测量测温元件的物理量。
2024/1/30
5
热力学第一定律
2024/1/30
内容
热量可以从一个物体传递到另一个物体，也可以与机械能或其 他能量互相转换，但是在转换过程中，能量的总值保持不变。
数学表达式
ΔU=Q+W，其中ΔU表示系统内能的增量，Q表示系统吸收的 热量，W表示外界对系统做的功。
6
热力学第二定律
内容
不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其他影响，或不可能从单一热源 取热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响，或不可逆热力过程中熵的微 增量总是大于零。
大学物理热学完整ppt课件
2024/1/30
1
contents
目录
2024/1/30
• 热学基本概念与原理 • 气体动理论与统计规律 • 热传导、对流与辐射传热方式 • 相变与相平衡原理及应用 • 热力学循环与制冷技术基础 • 热学实验方法与技巧分享
介绍根据制冷原理和应用领域划分的不同类型制冷技术，如压缩 式制冷、吸收式制冷、热电制冷等。
新型制冷技术介绍
简要介绍一些新兴的制冷技术，如磁制冷、声制冷等，并分析其 优缺点及发展前景。
25
常见制冷设备工作原理介绍
1 2
家用冰箱
详细介绍家用冰箱的结构、工作原理及性能指标， 包括压缩式制冷系统和吸收式制冷系统等。
分析制冷技术在环境保护（如 减少温室气体排放）和可持续 发展方面的应用前景，讨论其 在实现绿色低碳发展中的重要 作用。
2024/1/30
27
06
热学实验方法与技巧分享
2024/1/30
28
温度测量方法及误差分析
接触式测温法
利用热平衡原理，使测温元件与被测物体接触，达到热平衡后测量测温元件的物理量。
2024/1/30
5
热力学第一定律
2024/1/30
内容
热量可以从一个物体传递到另一个物体，也可以与机械能或其 他能量互相转换，但是在转换过程中，能量的总值保持不变。
数学表达式
ΔU=Q+W，其中ΔU表示系统内能的增量，Q表示系统吸收的 热量，W表示外界对系统做的功。
6
热力学第二定律
内容
不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其他影响，或不可能从单一热源 取热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响，或不可逆热力过程中熵的微 增量总是大于零。
大学物理热学完整ppt课件
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Thermoal Physics
热学
物理学作为一门最没有功利的学科却为人类带来 了最大的功利！ 了最大的功利！
伽利略
Galileo Galilei
温度计的发明
*热学在物理学中的地位： 热学在物理学中的地位： 热学在物理学中的地位
初中：传热学中的热现象 初中：传热学中的热现象— 温度，热量， 温度，热量，传热方向及方式 高中：温标，气体分子运动论简介 高中：温标，气体分子运动论简介—NA， 内能，热一律，热二律简介， 内能，热一律，热二律简介，永动机
冷热的感觉
绪论
热学研究的内容与方法
1.热学研究的内容： 1.热学研究的内容： 热学研究的内容 热现象--热现象--(热胀冷缩、淬火、退火等) 热胀冷缩、淬火、退火等)
与温度有关的宏观物体物理性质的变化
*热现象实质： 热现象实质：
组成物体的大量粒子 热运动的统计平均效果 的统计平均效果！ 热运动的统计平均效果！
热运动---( 热运动---(物质存在的多种运动形式之一)
宏观物体内部诸微观粒子所做 的一种永不停息的无规则运动， 的一种永不停息的无规则运动，是宏 观物体的基本运动形式之一。
热学--热学---是研究热运动以及与热相联系
的各种规律的科学。 的各种规律的科学。
•热物理学渗透到自然科学各部门，所有与热相 热物理学渗透到自然科学各部门， 联系的现象都可用热学来研究。
宇宙现今年龄为10 年数量级， 宇宙现今年龄为 10年数量级， 确切些说是160亿年。 亿年。 确切些说是 亿年 1年 = 365×86400秒∽107秒, 年 × 秒 1010年 ∽ 1017秒 。
假如有一个“超人” 假如有一个“超人”，他从宇宙大爆炸那一刻起与 宇宙同时诞生，并与宇宙的年龄相同， 宇宙同时诞生，并与宇宙的年龄相同， 1秒数10个分子， 秒数10个分子， 10个分子
学 习 和 工 作 经 历
---90 90—94 94—97 97—02 02—05 05—
高中 本科 硕士 任教 博士
河北辛集一中 河北师大物理系 河北师大物理系 河北师大职技学院 河北工业大学
副教授 河北师大
物理科学与信息工程学院
硕导
凝聚态物理(理论 凝聚态物理 理论) 理论
教学和科研成果
1. 1998年首届青年教师课堂技能大赛一等奖 年首届青年教师课堂技能大赛一等奖 2. 2008年度河北师范大学汇华学院教学优秀奖 年度河北师范大学汇华学院教学优秀奖 3. 2010-2011学年本科教学质量评估优秀教师校教字 学年本科教学质量评估优秀教师校教字[2011]9号 学年本科教学质量评估优秀教师校教字 号 4. 2010年度校级优秀《普通物理学》教学团队成员 年度校级优秀《 年度校级优秀 普通物理学》 * 获2006年度河北省自然科学二等奖（第三完成人） 年度河北省自然科学二等奖（ 年度河北省自然科学二等奖 第三完成人）
热学是研究宏观物体 热现象规律的科学。 热学是研究宏观物体的热现象规律的科学。 宏观物体的 规律的科学
•热物理学研究的对象是由数量很大很大——大数粒子系统。 大数粒子系统。
容器中的气体分子 1mol物质中就有 物质中就有6.02×1023个分子, × 个分子 物质中就有 缺乏感性认识。 缺乏感性认识。
2.热学的两大研究方法 2.热学的两大研究方法: 热学的两大研究方法:
热学有宏观描述方法（ 热力学方法) 热学有宏观描述方法 （ 热力学方法 ) 与微观 描述方法（统计物理学的方法）之分。 描述方法（统计物理学的方法）之分。 • 它们分别从不同角度去研究问题 ， 自成独 它们分别从不同角度去研究问题， 立体系，相互间又存在千丝万缕的联系。 立体系，相互间又存在千丝万缕的联系。
描写热力学系统的宏观量与系统内部微观粒子的某些微观量 描写热力学系统的宏观量与系统内部微观粒子的某些微观量 宏观量与系统内部微观粒子的 相联系. 的 相联系.
3.“热学”课程的内容包括: 热学”课程的内容包括:
（1）热力学基础； ）热力学基础； （2）统计物理学的初步知识（分子动理论）； ）统计物理学的初步知识（分子动理论）； （3）物性学方面的基本知识。 ）物性学方面的基本知识。
05-07 06-08 06-06
基于从头计算的CNT及其衍生物的 及其衍生物的… 基于从头计算的 及其衍生物的 有机光电器件中元激发的动力学特性研究 纳米管及其衍生物的分子力场及应用 过渡金属碳化物Met-cars团簇的 团簇的DFT研究 过渡金属碳化物 团簇的 研究 低维过渡金属系统结构和磁性的DFT研究 研究 低维过渡金属系统结构和磁性的 纳米管内一维限制过渡金属线的结构、.. 纳米管内一维限制过渡金属线的结构、 金、硼和过渡金属－硅纳米管的结构与… 硼和过渡金属－硅纳米管的结构与 半金属表面上分子手性的构筑和传递
热学应用范围之广： 热学应用范围之广： 宇宙天体，纳米体系， 宇宙天体，纳米体系， 超导体， 超导体，半导体超晶格 现代通信，集成电路， 现代通信，集成电路， 噪声等等与温度有关系的 领域都离不开热学。 领域都离不开热学。
大学： 大学： 热学 （大一） 大一）
大三） 热力学与统计物理 （大三）
固体物理 （大四） 大四）
器 和 陶 器 。
多 热 现 象 ： 钻 木 取 火 且 用
在 远 古 时 代 ， 人 们 在 生 产 和
火 生 制 活 造 上 出 就 铜 接 器 触 、 到 铁 许
热力学的发展史…… 热力学的发展史
商周的青铜器
热力学的发展史…… 热力学的发展史
温度、气体动理学理论的基本概念、 温度、气体动理学理论的基本概念、气体 分子热运动速率和能量的统计分布律、 分子热运动速率和能量的统计分布律、气体内 的输运现象、热力学第一定律、 的输运现象、热力学第一定律、热力学第二定 固体、液体、相变。 律、固体、液体、相变。
绪论
@ 热学研究的内容与方法 @ 热学发展简介
统计方法——微观量 微观量——微观描述 微观描述——微观理论===统计物理学 微观理论=== 统计方法 微观量 微观描述 微观理论===统计物理学 统计物理学: 统计物理学:从物质的微观结构出发研究热运
动的规律，构成热现象的微观理论。 动的规律，构成热现象的微观理论。 研究路线： 物质是由大量微观粒子组成的” 研究路线： 从“物质是由大量微观粒子组成的” 一基本事实出发， 这阿 一基本事实出发，认为物质的宏观性质 大量微观粒子热运动的集体表现（ 是阿 大量微观粒子热运动的集体表现（平均 效阿阿 果），宏观量是微观量的统计平均值。 宏观量是微观量的统计平均值。 优点：阐明了热力学定律的统计意义； 优点：阐明了热力学定律的统计意义； 缺点： 缺点 ： 由于对物质的微观结构作出简化的模型假 因而所得的理论结果往往只是近似的。 设，因而所得的理论结果往往只是近似的。
谢 尊
物理科学与信息工程学院 材料模拟设计实验室 Z. Xie
Lab. Of Mater. Sim. & Design,
College of Physics, Hebei Normal University.
1. To be confident 2. To be yourself 3. To enjoy yourself
2. 热学的两大研究方法: 热学的两大研究方法:
热力学方法——宏观量 宏观量——宏观描述 宏观描述——宏观理论 热力学方法 宏观量 宏观描述 宏观理论
热力学：由观察和实验总结出来的热现象规律， 热力学：由观察和实验总结出来的热现象规律，
俄 构成热现象的宏观理论，叫做热力学。 构成热现象的宏观理论，叫做热力学。
•热学---研究热运动以及与热相联系的各种规律。 热学---研究热运动以及与热相联系的各种规律 ---研究热运动以及与热相联系的各种规律。
•热物理学研究对象：大数粒子系统 热物理学研究对象： 热物理学研究对象 •两种不同的描述方法：宏观的热力学方法 两种不同的描述方法： 两种不同的描述方法 微观的统计物理学方法。 微观的统计物理学方法。
3d过渡金属准一维纳米体系的稳定性和电磁 过渡金属准一维纳米体系的稳定性和电磁… 过渡金属准一维纳米体系的稳定性和电磁
参研 参研 参研 主持 参研 主持 参研 参研 主持
省教育厅科研基金 07-10 省自然基金 省自然基金 国家自然基金 国家自然基金 08-11 09-11 09-11 11-11
省教育厅科研基金 11-15
*获2011年度河北省自然科学三等奖（第四完成人） 获 年度河北省自然科学三等奖（ 年度河北省自然科学三等奖 第四完成人） *《过渡金属碳化物Met-cars团簇的 《过渡金属碳化物 团簇的DFT…》 团簇的 》 年度河北省科学技术成果(国内先进 获2011年度河北省科学技术成果 国内先进 年度河北省科学技术成果 国内先进)
研究室： 理科群 号楼 号楼C404 研究室： 理科群2号楼 E-mail:zxie@
研究方向： 研究方向：
“低维系统结构和特性的第一原理计算”研究。 低维系统结构和特性的第一原理计算”研究。
Bi 1.合金纳米团簇的结构和电磁特性； 合金纳米团簇的结构和电磁特性； 合金纳米团簇的结构和电磁特性 Bi (A
•研究路线：它从能量的观点出发，以热力学实验 研究路线：它从能量的观点出发， 研究路线 定律为基础，应用数学方法， 阿 定律为基础，应用数学方法，通过逻辑推 理和演绎， 来研究宏观物体的热性质。 阿 理和演绎， 来研究宏观物体的热性质。
• 热力学基本定律是自然界中的普适规律， 热力学基本定律是自然界中的普适规律， 只要在数学推理过程中不加上其它假设， 只要在数学推理过程中不加上其它假设， 这些结论也具有同样的可靠性与普遍性。 这些结论也具有同样的可靠性与普遍性。
对于任何宏观的物质系统。 对于任何宏观的物质系统。 不管它是天文的、化学的、生物的……系统，也不 系统， 不管它是天文的、化学的、生物的 系统 管它涉及的是力学现象、电学现象……,只要与热运 管它涉及的是力学现象 、 电学现象 , 动有关，总应遵循热力学规律。 动有关，总应遵循热力学规律。