热学教学大纲1-1 第一章之一
【地空学院《热学》课件】第1章 热学基础
T(X) X T ( X tr ) X tr
T (Xtr ) 273.16K
T (X ) 273.16K X X tr
水的三相点恒温器
T (X ) X
273.16
X tr
根据所测的 X 值确定温度，按这种
标度法建立温标为开氏温标。
定体气体温度计
（constant-pressure gas thermometer）
微观（microscopic）现象:针对空间尺度小于 10–7—10–6 cm的热运动的粒子和场在极 其微小的空间范围内所发生的现象。
（A）热力学：热学的宏观理论。 不涉及物质的微观结构，以实践经验为基础，从观察和实验总结出的普适 基本定律出发，通过严密逻辑推理方法研究宏观物体的热性质。
局限：
（1）无规则运动的大数粒子的宏观系统；
实质是物体内部微粒的运动。 热运动学说缺乏实验根据，未形成科学理论。 （3）十八世纪系统计温学和量热学： 建立使热现象的研究走上了实验科学的道路
伦福德和戴维对热质说的反驳
（4）热力学第一、第二、第三定律的发现。
焦耳的热功当量实验 卡诺理想热机效率
开尔文和克劳修斯表述 能斯脱低温现象描述 （5）分子动理论和统计力学的飞跃发展
存在于各力学坐标之间的关系
热力学的目的： 在于求出与热力学各个基本定律相一致的、存在
于各热力学参量之间的关系。 三、平衡态与非平衡态 平衡态满足条件： ①不受外界条件的影响，在外界条件一定情况下，系 统与外界没有能量交换，不存在热流、粒子流; ②系统内部各处均匀一致; ③系统的宏观性质不随时间变化。
绝对温标：（1）与测温物质及测温属性 无关，对绝对零度以上任何温度都具有 意义;
（2）与理想气体温标是一致的，只要在 气体温度计能精确测定的范围内，热力
热工基础教学大纲
热工基础教学大纲一、课程概述本课程是介绍热力学相关的知识，包括热力学基本概念、状态方程、热力学第一定律和第二定律以及热力学循环等。
本课程着重讲解热力学基本概念和定律，为学生深入理解热力学的应用奠定基础。
二、教学要求1.掌握热力学的基本概念、状态方程、热力学第一定律和第二定律等基础知识；2.掌握热力学循环的原理与应用；3.能够应用所学知识解决基本的热力学问题。
三、教学内容及教学进度章节节数教学内容第一章热力学基本概念2热力学基本概念、热力学系统、过程、平衡及稳定第二章热力学第一定律（能量守恒定律）4热力学第一定律、状态方程、热容量和焓第三章热力学第二定律（熵增原理）4热力学第二定律、熵及其计算方法、可逆过程第四章热力学循环2反应炉及其热力学工作循环、蒸汽章节节教学内容数动力循环第五章热力学应用4理想气体循环、真实气体循环、计算机辅助热力学注：教学进度为每周2节课，共计16周。
四、教学方法1.讲授：授课教师将内容详细、透彻地讲解并通过图像予以说明，重点突出，简明扼要，注重理论联系实际；2.练习：由教师在课堂上布置练习题并解答，或将一定量的习题要求学生在课后认真完成，并将重点、难点、疑点向学生重点解释；3.实验：通过热学实验环节，让学生进一步了解热力学内容和知识，拓展学生的视野，提高实践能力；4.讨论：设置问题讨论环节，让学生独立思考、吸收知识、借鉴他人经验，培养学生积极参与、独立思考、团队合作、创新意识的能力；5.课外拓展：鼓励学生通过书籍、网络和其他渠道了解热力学基础知识的应用和前沿领域的发展，提高学生的自主学习能力。
五、考核办法1.平时表现：课堂练习和实验成绩占平时成绩的30%；2.期中考试：占总成绩的30%；3.期末考试：占总成绩的40%。
六、参考教材1.《热力学基础》（第四版）马紫良、周相忠、李荣华、李忠著，高等教育出版社，2018年；2.《热力学》（第八版）郭仁言、张皖民、林同喜、周雪苹编著，清华大学出版社，2021年；3.《工程热力学》（第四版）侃夫著，中国电力出版社，2018年。
传热学教学大纲
传热学课程教学大纲、基本情况(5) 了解导热问题数值解法的指导思想，掌握有限差分法的基本原理、节点温度差分方程的建立方法、节点温度差分方程组的求解方法及非稳态导热问题的数值解法。
(6) 掌握对流换热的基本计算公式：牛顿冷却公式，了解对流换热的影响因素及流换热的求解方法。
(7) 掌握对流换热的数学描述、边界层理论的主要内容及其对求解对流换热问题的作用与边界层微分方程，了解外掠平板层流换热分析求解方法，掌握对流换热特征数表达式及其物理意义。
(8) 掌握相似原理的主要内容及相似原理指导下的实验研究方法、会利用有关实验关联式计算单相流体内部流动及外部流动强迫对流换热，掌握自然对流换热的特点、数学描述，会利用有关实验关联式计算自然对流换热冋题。
(9) 了解凝结换热现象的特点，掌握膜状凝结换热的分析求解方法，了解影响膜状凝结换热的主要因素，会利用有关实验关联式计算凝结换热问题；了解沸腾换热现象的特点、沸腾换热的机理及影响沸腾换热的主要因素，会利用有关实验关联式计算沸腾换热问题。
(10) 掌握热辐射的基本概念、黑体辐射的基本定律、实际物体的辐射特性及基尔霍夫定律。
(11) 掌握角系数的定义及计算方法，掌握黑体和灰体表面组成的封闭空腔内辐射换热的计算方法，辐射换热的强化与削弱方法。
(12) 了解体辐射的特点、气体与包壳间辐射换热的计算方法、太阳辐射的特点。
(13) 掌握肋壁传热的计算方法，了解传热的强化与削弱方法。
(14) 了解换热器的类型与构造，掌握换热器热计算的对数平均温差法和效能-传热单元数法。
(15) 通过自学与调研熟悉了解有关太阳能利用、热管工作原理及其应用、传质过程以及传热学在现代科学技术领域中的应用等几个传热学专题七、教学日历（授课内容详细至二级标题，实验课、讨论课写出题目或主题）八、实验：4个实验（1）圆球法测量材料导热系数实验；（2）非稳态平面热源法测量材料的导热系数与导温系数实验;（3）强制对流换热与自然对流换热实验；（4）固体表面黑度的测量实验。
热力学教学大纲
热力学教学大纲 一、引言 热力学是自然科学中的重要分支，研究热和能量之间的转化关系。研究热力学将有助于学生理解自然界中能量转化的规律，提高他们的科学素养和创新思维。
二、课程目标 1. 理解热力学基本概念，包括物体的热力学性质、热力学定律等； 2. 掌握热力学过程的基本分析方法，如热力学平衡、热动力过程等； 3. 培养学生的实验和观察能力，能够通过实验验证热力学理论； 4. 培养学生的分析和解决问题的能力，能够应用热力学知识解决实际问题。
三、课程内容 1. 热力学基本概念 - 热力学系统的基本概念 - 热力学平衡和热平衡 - 热力学第一定律和第二定律 2. 热力学过程 - 等温过程 - 绝热过程 - 等压过程 - 等体过程 - 等熵过程 3. 热力学循环 - 卡诺循环 - 斯特林循环 - 布雷顿循环 4. 热力学性质 - 热容和定压热容 - 膨胀系数和压缩系数 - 热传导和导热系数 四、教学方法 1. 理论教学：讲解热力学基本概念和定律，引导学生掌握理论知识； 2. 实验教学：设计热力学实验，让学生通过实验验证理论，培养实验技能和观察力；
3. 计算分析：引导学生进行热力学问题的计算和分析，培养解决问题的能力； 4. 综合实训：组织学生进行综合实训，综合运用热力学知识解决实际问题。
五、考核与评价 1. 平时表现：包括参与度、课堂表现、作业情况等； 2. 期中考试：考查学生对基本概念和定律的掌握情况； 3. 实验报告：考查学生通过实验验证热力学理论的能力； 4. 期末考试：综合考查学生对整个课程的掌握情况。 六、教学资源 1. 教材：《热力学基础》 2. 实验设备：热力学实验箱、热力学模型等； 3. 多媒体教学：利用多媒体技术辅助教学； 4. 专业实训基地：实践教学基地提供实训环境。 七、教学安排 每周2课时，共16周，包括理论课、实验课和综合实训。 八、课程评价 1. 本课程结合理论教学与实验实训，能够很好地培养学生的热力学思维和实践能力； 2. 通过本课程学习，学生将对热力学有更深入的理解，对自然界中的热现象能够有更清晰的认识；
【化学课件】第一章 热力学第一定律及热化学
显然, 容量性质除以物质的量后就与系统的量无 关变成了强度性质, 如：摩尔体积Vm、摩尔内能 Um……。
第一章 热力学第一定律及热化学
物理化学电子教案
如果系统内各部分所有强度性质皆相同, 则此 系统是均匀的, 成为均相系, 否则为复相系统.
注意: 孤立系统在热力学中是一个十分重要的 概念; 但是一个相对的概念, 绝对的孤立系统是不存 在的, 因为系统与环境之间量交换是不可避免的, 只 能尽量减小. 通常研究问题是把系统与环境合并在 一起作为孤立体系.
第一章 热力学第一定律及热化学
物理化学电子教案
系统的状态与状态性质
热力学状态 是系统所有宏观性质(包括物理性 质和化学性质)的综合表现.
第一章 热力学第一定律及热化学
物理化学电子教案
§1.1 热力学概论(thermodynamics)
热力学的目的和内容 热力学是研究热和其他形式能量之间的转化关 系.广义上是研究体系宏观性质变化之间的关系.
1. 热力学的研究内容 (1)平衡热力学（经典热力学） (2)非平衡热力学
2. 化学热力学关注的两个问题
应当注意: 系统各个性质之间是相互依赖相互联 系的, 并不完全是独立的. 只有少数几个性质确定 后, 其余的性质也就完全确定了, 系统的状态也就 确定了. 大量事实证明, 在无外场存在的条件下,对 于无化学变化和相变化的均相封闭系统, 只要指定 两个独立变化的性质, 则体系的其余性质就随着确 定, 这种系统叫做双变量系统.
第一章 热力学第一定律及热化学 Nhomakorabea物理化学电子教案
热学教程第一章
刘士勇 2011/2/22
简历
教育背景
1996-2000 北京大学化学与分子工程学院 本科 2000-2006 北京大学理论生物学中心 博士
博士论文题目：蛋白质功能预测与功能蛋白质设计 导师：来鲁华 教授 2006-2009 美国堪萨斯大学生物信息学中心 博士后研究员 研究项目： 蛋白质-蛋白质分子对接 导师：Ilya Vakser 教授 2009-至今 华中科技大学物理学院 副教授 研究方向 生物大分子相互作用
例. 平衡态和稳定态
T1
T1
平衡态
T1>T2
T1
T2
稳定态
稳定态可以划分成一系列近似的平衡态。 平衡态判据：系统内部温度均匀、压强均匀。
三：平衡态可以用状态参量描述
P
p,V,T
几何、力学、化学、电磁
(p,V,T)平衡态
V
1 - 2 热力学第零定律和温度
目录
课程简介
绪论 第一章 温度 理想气体状态方程 （6学时） 第二章 热力学第一定律 （8学时） 第三章 热力学第二定律 （8学时） 新增 热力学第三定律 （2学时） 第四章 分子运动论（14学时） 第五章 实际气体、液体和固体 （8学时） 复习 （2学时）
课程要求
学习要求 按时完成作业 纪律要求 缺课1/3以上者，不予考试资格
洛莫诺索夫 瓦特 1711-1765 热是分子运动的表现
伦福德
1753-1814 枪炮 切下
卡诺 1796-1832
高温碎屑 卡诺定理(1824)
培根
热是一种流质，名叫热
1561-1626 质，可透入一切物体之 1799年 戴维（1778-1829）
摩擦生热 中，不生不灭；一个物 两块冰块互相摩擦完全熔化
热力学第一章
V
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一. 准静态过程
1、热力学过程
§ 1-4 功
当系统的状态发生了变化，由一个状态转变为另外一个状态，我 们就说系统在经历一个热力学过程，简称过程。
做功是过程中系统和外界交换能量的一种方式。
2、准静态过程
系统由某一平衡态开始变化，状态的变化必然使得平衡受到破坏， 需要经历一定的时间才能达到新的平衡态，这样在实际过程中系统往 往经历了一系列的非平衡态。
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三. 电磁能对磁介质做功
长度为l
横截面积为A
N匝线圈，忽略线圈电阻
如果改变电流大小，就改变了磁介质中的磁场，线圈中将 产生反向的电动势，外界电源必须克服此反向电动势做功，在 dt 时间内，外界做功为：
dWεIdt; ε 为 反 向 电 动 势 ， I 为 电 流
2021/4/6
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四. 热力学量的单位
压强单位：Pa （N ·m2） pn = 101325 Pa
能量单位：J （N ·m）
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§1-2 热平衡定律和温度
一. 热接触
物体A
物体B
说明：
1.A和B不直接发生物质交换和力的交换
2.A和B通过器壁C发生接触
器壁C
如果A和B状态完全可以独立改变，彼此不受影响，则称C为绝热壁
F A (p C A ,V A ;V C ) F B (p C B ,V B ;V C )(1)
利用热平衡定律： A和B达到平衡
fA(B p A ,V A ;p B ,V B )0(2)
（2）式表明：（1）式两边的V C 可以消去，设消去V C 后（1）变为：
T A (p A ,V A ) T B (p B ,V B )
工程热力学和传热学课程教学大纲
《工程热力学与传热学》课程教学大纲Thermodynamics and Heat Transfer课程名称：工程热力学与传热学课程编号：130106009课程性质：专业基础课（必修）学时：32（含4学时实验学时）学分：2.0适用对象：机械设计制造及其自动化专业、机械设计制造及其自动化专业（卓越计划试点专业）、机械设计制造及其自动化专业（核电装备工程）、机械设计制造及其自动化专业（机械电子）、材料控制与成型专业先修课程：《高等数学》、《大学物理》等课程负责人：肖佩林大纲执笔人：肖佩林审核人：罗金良一、课程目标该课程为专业基础课程可以支撑毕业要求1、2的达成。
在阐述热力学普遍原理、热量传递机理的基础上，从工程观点来研究热能与其他形式能量间的转换规律、热量传递规律，研究热力学原理、传热学原理在技术上的各种具体应用。
通过本课程的学习可以使同学们掌握遵循能量传递和转换技术的客观规律来合理组织和优化各种热力系统的工程方法；能有效地使用增强或削弱传热的措施来解决工程实际问题。
二、课程的主要教学内容和教学方法第一篇工程热力学第一章基本概念1．基本内容：热力系统；平衡状态及状态参数；状态方程与状态参数坐标图；准平衡过程与可逆过程；功量与热量。
2．教学基本要求：了解：热功转换关系；热力循环及其性能指标。
掌握：热力系统及其分类；平衡状态及状态参数；状态参数的数学特征；准平衡过程和可逆过程的定义及区分；可逆过程功和热量的计算。
3．教学重点难点：重点：热力系统及其分类；平衡状态及状态参数；可逆过程与准平衡过程的区别与联系。
难点：准平衡过程和可逆过程。
4．教学方法：多媒体教学法、提问法、课堂讨论法。
5．与毕业要求的对应关系：学生能正确理解热能转换中常用的一些术语，基本概念；掌握热力系及其分类，平衡状态和状态参数，状态参数的数学特征；了解实际热力循环的类型及其性能指标。
第二章热力学第一定律1．基本内容：热力系统的储存能；热力学第一定律的实质；闭口系统的热力学第一定律表达式；开口系统的稳定流动能量方程式；稳定流动能量方程式的应用。
热学教程第一章
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2011年2月24日
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在固定点 t(X0)=t(Y0)=0℃ t(X100)=t(Y100)=100℃
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解： 测温参量X随温度t作线性变化 即 t = ax + b 于是：
aX0 + b = 0 … (1)
aX100 + b = 100 … (2)
并规定其数值
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如华氏温标 1724年，Fahrenheit 测温物质：水银 测温属性：水银柱长度X 定标点： 水的冰点：32°F 水的沸点：212°F
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水银温度计
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工业常用的一种温度计
热电偶温度计
不同热电偶电动势
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SA和SB是金属A和B的 赛贝克系数B，T1和T2 是两块金属结合处的
二 温度的概念
两个（或多个）热力学系统处于 同一热平衡态时，它们必然具有某 种共同的宏观性质。这一共同的宏 观性质，称为系统的温度。
处于热平衡的多个系统有相同的温度。
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1-3 温标的建立
温度的数值表示法叫做温标
一、经验温标
三要素 1. 测温物质和
测温属性 2. 规定测温参量随
温度的变化关系 3. 选定标准温度点
PV F( )
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PV
理想气体状态方程的另一种写法
pVRT N A 6 . 0 2 3 1 0 2 3 / m o l
pVRTVNA NRAT p nkT
n
NA
V
—分子数密度
《热力学·统计物理学》教学大纲
《热力学·统计物理学》教学大纲课程性质：专业基础课课程编码：适用专业：物理学教育本科编制时间：2007年2月修改时间：2008年8月一、预备知识：普通物理课程《力学》、《热学》、《光学》、《电磁学》和《原子物理》，以及《高等数学》，还有《理论力学》的学习，《热学》是其前期课程。
二、教学目的：热力学与统计物理学课程是高等学校物理学科主干课程体系中四大力学之一，其主要内容都是后续课程中不可或缺的基础，是有承上启下的知识连接作用。
通过本课程的学习，通过本课程的学习，应使学生在《热学》的基础上，较深入地掌握热力学与统计物理学的基本概念，系统地理解研究热现象的宏观与微观理论，基本掌握运用有关理论处理具体问题的方法，在逻辑思维和演义推理方面得到进一步训练，提高分析问题和解决问题的能力。
结合一些物理学史的介绍，使学生了解如何由分析物理实验结果出发、建立物理模型，进而建立物理理论体系的过程，了解微观物理学对现代科学技术重大影响和各种应用，了解并适当涉及正在发展的学科前沿，扩大视野，引导学生勇于思考、乐于探索发现，培养其良好的科学素质。
三、教学要求：本课程是后续多门专业课程，特别是固体物理学与半导体物理学的基础。
课程的学习有别于中学课程的学习，要求学生掌握科学的学习方法，培养学生独立的思考能力。
该课程重物理概念和基本原理，轻数学计算（热力学方面要求熟练运用雅可比行列式，统计物理学方面会运用玻耳兹曼分布和配分函数）。
在热力学方面要求学生掌握热力学的系统描述参量及其性质；热力学中的基本实验规律与三大定律；状态函数的本质及其在其他学科的应用；了解相变的基本规律和描述方法。
在统计物理学方面要求学生能够用物理学微观的统计方法把物理系统的宏观性质与微观粒子的统计规律联系起来。
掌握统计物理的基本理论，学会用来解决一些基本的和与专业有关的一些热运动方面的问题。
掌握热力学的基本规律和统计物理的基本理论，重点为三种分布函数及其关系；学会由配分函数导出系统的热力学函数和其他的物理量。