大学物理热学复习提纲.pptx
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大学物理-热力学基础-课件
Wa
CV m (T2
T1)
p1V1 p2V2
1
本题用 Wa E 计算较方便
关键用绝热方程
T2
T1
( V1 V2
)
1
先求出 T2
p
p2
2 T2
T2' T1
Q0
p2'
2'
p1
TC
T1
1
o V2 V2' V1 10 V1 V
18.
*四. 多方过程 — 实际过程( 满足 PV n C)
绝热 n = ( CPm / CVm )
等温 n = 1 等压 n = 0
W p1V1 p2V2 n 1
满足 E CV (T2 T1)
Q Cn (T2 T1)
等体 n = ∞
p
可以证明
n= n=∞
n=1
Cn
(
n
n 1
)CV
n=0
o
V
19.
13 – 5 循环过程 卡诺循环
一. 循环过程
1. 特点 E 0 W = Q ( 热功转换 )
1
2
W
(2)热一定律 dQP dE PdV
o V1
V2 V
QP
E
V2 PdV
V1
v
i 2
R(T2
T1 )
P(V2
V1 )
7.
2.摩尔定压热容 CPm
1mol
:
CPm
dQp dT
理论值：
CPm
dE pdV dT
CVm
R
i2R 2
(近似)
实验值：查表 (精确)
QP
dQP
《热学、电学复》课件
《热学、电学复习》 PPT课件
THE FIRST LESSON OF THE SCHOOL YEAR
目录CONTENTS
• 热学基础 • 电学基础 • 热学与电学的关系 • 热学与电学的应用 • 复习题与解答
01
热学基础
热力学第一定律
总结词
能量守恒定律在热现象中的应用
详细描述
热力学第一定律指出，能量不能凭空产生，也不能凭空消失，只能从一种形式 转化为另一种形式。在封闭系统中，系统的能量总和保持不变。
电学复习题及答案
3. 电容是表征电容器容纳电荷本领的物理量，定义为电容器 两极板间的电势差与通过的电流的比值，即 $C = frac{Q}{V}$。它反映了电容器容纳电荷的能力。
4. 电流的热效应是指电流通过导体时，由于焦耳效应，电能 会部分转化为热能，表现为导体发热的现象。
感谢观看
THANKS
THE FIRST LESSON OF THE SCHOOL YEAR
总结词
阐述电感的概念和物理意 义。
详细描述
电感是指线圈在变化磁场 中产生感应电动势的本领 的大小，用符号L表示。 电感的单位是亨利，符号 为H。电感的大小与线圈 的匝数、线圈的面积、线 圈的材料等因素有关。
01
热学与电学的关系
电热转换
总结词
电热转换是指电能和热能之间的相互 转化，是热学和电学之间的重要联系 。
风力发电利用风能驱动风力涡轮机转 动，通过发电机产生电能。
太阳能电池利用光电效应，将太阳能 转化为电能。
地热能利用地热能发电或为建筑物供 暖，涉及到热力学和传热学的原理。
01
复习题与解答
热学复习题及答案
热学复习题 1. 什么是热力学第一定律？
THE FIRST LESSON OF THE SCHOOL YEAR
目录CONTENTS
• 热学基础 • 电学基础 • 热学与电学的关系 • 热学与电学的应用 • 复习题与解答
01
热学基础
热力学第一定律
总结词
能量守恒定律在热现象中的应用
详细描述
热力学第一定律指出，能量不能凭空产生，也不能凭空消失，只能从一种形式 转化为另一种形式。在封闭系统中，系统的能量总和保持不变。
电学复习题及答案
3. 电容是表征电容器容纳电荷本领的物理量，定义为电容器 两极板间的电势差与通过的电流的比值，即 $C = frac{Q}{V}$。它反映了电容器容纳电荷的能力。
4. 电流的热效应是指电流通过导体时，由于焦耳效应，电能 会部分转化为热能，表现为导体发热的现象。
感谢观看
THANKS
THE FIRST LESSON OF THE SCHOOL YEAR
总结词
阐述电感的概念和物理意 义。
详细描述
电感是指线圈在变化磁场 中产生感应电动势的本领 的大小，用符号L表示。 电感的单位是亨利，符号 为H。电感的大小与线圈 的匝数、线圈的面积、线 圈的材料等因素有关。
01
热学与电学的关系
电热转换
总结词
电热转换是指电能和热能之间的相互 转化，是热学和电学之间的重要联系 。
风力发电利用风能驱动风力涡轮机转 动，通过发电机产生电能。
太阳能电池利用光电效应，将太阳能 转化为电能。
地热能利用地热能发电或为建筑物供 暖，涉及到热力学和传热学的原理。
01
复习题与解答
热学复习题及答案
热学复习题 1. 什么是热力学第一定律？
大学物理(热学知识点总结)
热力发电
利用高温热源和低温热源 之间的温差，通过热力循 环将热能转化为机械能， 再转化为电能。
04
热传递原理
导热、对流和辐射的原理
01 02
导热原理
导热是物质内部微观粒子（如分子、原子等）相互碰撞，将能量从高温 处传到低温处的现象。导热速率与物质的导热系数、温度梯度以及热流 路径的长度有关。
对流原理
热学的发展历程
古代对热现象的认识
01
人类很早就开始对热现象进行观察和利用，如火的使用、烧制
陶器等。
近代热学的形成
02
随着工业革命和科学技术的发展，热学逐渐形成一门独立的学
科，开始有越来越多的学者对热现象进行研究。
现代热学的应用
03
热学在能源利用、环境保护、航天航空等领域得到广泛应用，
成为推动人类社会发展的重要力量。
大学物理(热学知识点总 结)
• 热学概述 • 热力学第一定律 • 热力学第二定律 • 热传递原理 • 热力学与日常生活
01
热学概述
热学的定义与重要性
定义
热学是一门研究热现象的学科，主要 探讨热量传递、热力学过程和热力学 定律等方面的内容。
重要性
热学是物理学的重要分支之一，与日 常生活、工程技术和科学研究密切相 关，对于理解物质的基本性质和变化 规律具有重要意义。
证明
热力学第一定律也可以通过实验来证明。例如，通过测量封闭系统中热量转移和相应体积变化等实验数据，可以 验证热力学第一定律。
定律的应用实例
实例1
在汽车发动机中，燃料燃烧产生的热量转化为机械能，驱动汽车行驶。这正是 热力学第一定律的应用，即能量从一种形式（化学能）转化为另一种形式（机 械能）。
演示文稿大学物理热学课件
标定： 水的三相共存（热平衡）状态，沸点。摄氏，华氏温标
问题是：需要标定几个点才行？ 早期：两个
现在：1个！！
这因
绝对温标与摄氏温标的关系：
国际上约定将
个为 极有 限绝
T t /o C 273.15
水的三相共存
（热平衡）状态
标定为273.15度。
状 态 ！
对 零 度
(以气体温度计为标准)
符号T, 单位K
最
因此温度完全是为了判断热接触下不同物体之间 如在其上标
容 易
还能不能维持原来的平衡态而引入的物理量。
上刻度，就 我
可能定量地
们
判断许多与
观
平衡态有关
的东西！
察 和 量
度
！
通过测量温度的办法，我们可不必让不同物体作直接热接触，
就能方便地判断出如果它们作热接触后可获得：状态是否改变、
热量的传递方向等重要信息。
（优质）大学物理热学课件 PPT课件
第一页，共265页。
热学的研究对象及内容
▲ 对象：宏观物体（大量分子原子系统）
或物体系 — 热力学系统 。
例如汽缸中的
气体：
外界 系统
外界
外界：热力学系统以外的、与系统相关的其它物体。
▲内容：与热现象有关的性质和规律。 热现象 微 宏观 观上 上说 说是 是与 与热 温运 度动T 有有关关。；
让它们热接触，并看作一总系统。
总系统达到平衡后，各子系统的状态
A’, B’, C’，一般与原来的不同。
如果与原来相同，A=A’, B=B’, C=C’, 我们称原来的三个系统处于
互相平衡(互为平衡)的状态
第十三页，共265页。
多个热接触系统的总热平衡 。总热平衡。
问题是：需要标定几个点才行？ 早期：两个
现在：1个！！
这因
绝对温标与摄氏温标的关系：
国际上约定将
个为 极有 限绝
T t /o C 273.15
水的三相共存
（热平衡）状态
标定为273.15度。
状 态 ！
对 零 度
(以气体温度计为标准)
符号T, 单位K
最
因此温度完全是为了判断热接触下不同物体之间 如在其上标
容 易
还能不能维持原来的平衡态而引入的物理量。
上刻度，就 我
可能定量地
们
判断许多与
观
平衡态有关
的东西！
察 和 量
度
！
通过测量温度的办法，我们可不必让不同物体作直接热接触，
就能方便地判断出如果它们作热接触后可获得：状态是否改变、
热量的传递方向等重要信息。
（优质）大学物理热学课件 PPT课件
第一页，共265页。
热学的研究对象及内容
▲ 对象：宏观物体（大量分子原子系统）
或物体系 — 热力学系统 。
例如汽缸中的
气体：
外界 系统
外界
外界：热力学系统以外的、与系统相关的其它物体。
▲内容：与热现象有关的性质和规律。 热现象 微 宏观 观上 上说 说是 是与 与热 温运 度动T 有有关关。；
让它们热接触，并看作一总系统。
总系统达到平衡后，各子系统的状态
A’, B’, C’，一般与原来的不同。
如果与原来相同，A=A’, B=B’, C=C’, 我们称原来的三个系统处于
互相平衡(互为平衡)的状态
第十三页，共265页。
多个热接触系统的总热平衡 。总热平衡。
复习提纲(大学物理上)
THANK YOU
感谢聆听
康普顿散射实验
验证了光子与物质相互作用时能量守恒和动 量守恒。
原子光谱实验
通过观察原子光谱线，证明了原子能级的存 在和量子化。
量子力学的数学基础
薛定谔方程
描述波函数随时间变化的偏微分方程，是量 子力学的基本方程。
波函数
描述微观粒子状态的函数，具有波动性和粒 子性。
算符
描述物理量的数学符号，如位置算符、动量 算符等。
卡诺循环是效率最高的机械循环，卡诺定理指出可逆循环的效率相等， 都等于相同温度下卡诺循环的效率。
热机效率的极限
由热力学第二定律可知，任何热机的效率都不可能超过卡诺循环的效 率。
热力学第三定律
绝对零度的不可能性
根据热力学第三定律，绝对零度是不 可能达到的，只能无限接近。
熵的单调性
根据熵的单调性，封闭系统的熵不会 减少，即自发过程总是向着熵增加的 方向进行。
02
热学
热力学基础
01
02
03
04
热量与温度
热量是能量转移的一种形式， 温度是物体分子热运动的剧烈 程度的度量。
热平衡定律
当两个物体相互接触时，最终 它们将达到热平衡状态，即它 们的温度相等。
热容量与熵
热容量是物体吸收或放出热量 时温度变化的度量，熵是系统 无序度的量度。
理想气体状态方程
理想气体在平衡态下的状态由 压力、体积和温度决定，其关 系由理想气体状态方程描述。
量子力学的历史背景
19世纪末经典物理学的危机
01
黑体辐射、光电效应等现象无法用经典物理学解释。
玻尔兹曼的统计物理学
02
为解决黑体辐射问题，玻尔兹曼提出统计物理学，但未得到广
大学物理热学课件
微观粒子体系的基本特征:
(1) 非常小。 (2) 微观粒子数非常巨大. (3)粒子之间存在相互作用力--分子力. (4)分子或原子都以不同的速率不停地运动(是杂乱无 章的)。
热学的研究方法
▲ 热力学（thermodynamics）（宏观方法）
宏观基本实验规律 逻辑推理 热现象规律
特点：普遍性、可靠性。（但无法给出更本质的解释
平衡态有关 察
的东西！
和 量
度
通过测量温度的办法，我们可不必让不同物体作直接热接触， ！
就能方便地判断出如果它们作热接触后可获得：状态是否改变、
热量的传递方向等重要信息。
温度的测量和标定方法： 温度计的标定：水的三相共存（热平衡）状态，沸点。摄氏，华氏，绝对温标。
平衡态和它的可传递性质是存在温度概念的前提。 测量和实验显示，自然界的确存在温度这个量。
温度计：材料有气体或液体，量度材料的几何变化。有许多材料 可选择，标定后，在一定精度和范围内，能给出同样温度。
标定： 水的三相共存（热平衡）状态，沸点。摄氏，华氏温标
问题是：需要标定几个点才行？ 早期：两个
现在：1个！！
绝对温标与摄氏温标的关系：
国际上约定将
T t /o C 273.15
水的三相共存 （热平衡）状态
实际上，平衡态概念在热学中有着与惯性概念在力学中的同等重要地位。 可以说是热学中的“惯性”状态，是个安静老实的状态。
？如何实现这个平衡态，比如气体？
日常经验告诉我们，除了要把它盖严，让它安静地不受机械扰动外，还需要
（1）尽量“绝对”地保温，（2）有时还要耐心地等一段时间τ。
（系统从非平衡态过渡到平衡态所经历的时间，叫弛豫时间）
按系统组成的化学成分分：
(1) 非常小。 (2) 微观粒子数非常巨大. (3)粒子之间存在相互作用力--分子力. (4)分子或原子都以不同的速率不停地运动(是杂乱无 章的)。
热学的研究方法
▲ 热力学（thermodynamics）（宏观方法）
宏观基本实验规律 逻辑推理 热现象规律
特点：普遍性、可靠性。（但无法给出更本质的解释
平衡态有关 察
的东西！
和 量
度
通过测量温度的办法，我们可不必让不同物体作直接热接触， ！
就能方便地判断出如果它们作热接触后可获得：状态是否改变、
热量的传递方向等重要信息。
温度的测量和标定方法： 温度计的标定：水的三相共存（热平衡）状态，沸点。摄氏，华氏，绝对温标。
平衡态和它的可传递性质是存在温度概念的前提。 测量和实验显示，自然界的确存在温度这个量。
温度计：材料有气体或液体，量度材料的几何变化。有许多材料 可选择，标定后，在一定精度和范围内，能给出同样温度。
标定： 水的三相共存（热平衡）状态，沸点。摄氏，华氏温标
问题是：需要标定几个点才行？ 早期：两个
现在：1个！！
绝对温标与摄氏温标的关系：
国际上约定将
T t /o C 273.15
水的三相共存 （热平衡）状态
实际上，平衡态概念在热学中有着与惯性概念在力学中的同等重要地位。 可以说是热学中的“惯性”状态，是个安静老实的状态。
？如何实现这个平衡态，比如气体？
日常经验告诉我们，除了要把它盖严，让它安静地不受机械扰动外，还需要
（1）尽量“绝对”地保温，（2）有时还要耐心地等一段时间τ。
（系统从非平衡态过渡到平衡态所经历的时间，叫弛豫时间）
按系统组成的化学成分分：
大学物理热学部分
mv2
e 2kT
v2
f (v)
fmax
o vp
v
4.三种统计速率
最概然速率 v p
2kT m
2RT M
2021/4/24
13
热学习题课
平均速率
v
0
v
f
v
dv
v 8kT 8RT m M
平方平均速率
v2 v2 f v dv 0
方均根速率
vrms
v2
3kT m
3RT M
分布函数和
fmax
o vp
v
4.三种统计速率
最概然速率 v p
2kT m
2RT M
2021/4/24
12
热学习题课
平均速率
v
0
v
f
v
dv
v 8kT 8RT m M
平方平均速率
v2 v2 f v dv 0
方均根速率
vrms
v2
3kT m
3RT M
3.麦氏分布函数
f
v
4
m 2kT
3/2
2
2
分子的 平均动能
3 kT 2
5 kT 2
3kT
理想气体 内能E
3 RT 2
5 RT 2
3RT
2021/4/24
例1、2
6
热学习题课
四、麦克斯韦速率分布律
dN：v v dv区间内的分子数 dN ：v v dv区间内的分子 N 数占总分子数的百分比
dN f v dv
N
1.速率分布函数：
W 大 小 W E + + + E Q + 0 Q
大学物理(热学) 课件演示课件.ppt
Hydrogen under STP m 3.331027 kg n p kB T 2.68 1025 m3 v 8kB T 1.69 103 m s m
1 2n
~ (2r)2 r = 1.12×10−10m
1.67 107 m
D 9.42 105 m2 s ,
x3e
0 x
v exp
2
dx
v2
vm2
v 2 dv
8kBT m
vm
2kBT 1.41 kBT
m
m
v 8kBT 1.59 kBT
m
m
vrms
3kBT 1.73 kBT
m
m
Jm
D
x
Transport phenomena
Heat transfer : conduction
1
dn N
1
dn N
C3
exp vx2 2 dvx 3
1 C exp vx2 2 dvx each normalized
1 C
exp
v
2 x
2
dvx
1
12
dn(vx , v y , vz )
N
N
vi2
ni N
v2
dn N
i
ni the number of molecules of vi
dn is the number of molecules in vx vx dvx
《大学物理课件-热学》
热容、比热和摩尔热容
热容、比热和摩尔热容是研究物体热学性质的重要参数，我们将深入探讨它们的定义和应用。
热膨胀与热弹性性质
热膨胀是物体在加热时的体积扩大现象，我们将研究热膨胀的原理和应用， 以及物体的热弹性性质。
理想气体状态方程及其应用
理想气体状态方程是描述气体行为的重要方程，我们将探索理想气体状态方程及其在实际问题中的应用。
压强—体积图和温度—熵图
压强—体积图和温度—熵图是描述热力学过程的重要工具，我们将学习如何绘制和分析这些图形。
热力学第一定律及其应用
热力学第一定律描述了能量守恒的原则，我们将探索热力学第一定律的背后 原理，并应用于解决实际问题。
热机效率和热泵工作原理
热机效率和热泵工作原理是研究能量转换和利用的重要内容，我们将研究热 机效率的计算方法和热泵的工作原理。
大学物理课件——热学
欢迎来到《大学物理课件——热学》！在这个课程中，我们将探索热学的基 本概念，热力学系统和过程，热容和热膨胀等内容，一起来开启这个精彩的 物理之旅吧！
热的基本概念
为容。
热力学系统和过程
热力学系统和过程是研究热学中重要的概念，我们将了解不同类型的热力学系统和不同类型的热力学过程。
热学物理学PPT课件
影响因素
温度差、导热系数、物体形状和尺寸等。
导热系数与材料性质
不同材料的导热系数差异较大，金属通常具有较高的导热系数。
对流现象及其分类
对流现象
流体中由于温度差异引 起的宏观运动，导致热
量传递的过程。
分类
自然对流和强制对流。
自然对流
由温度梯度引起的密度 差异而产生的流动。
强制对流
通过外部作用力（如风 扇、泵等）驱动流体流
02
气体动理论与性质
理想气体状态方程
理想气体状态方程表 达式：pV = nRT
理想气体状态方程的 应用：计算气体的压 强、体积、温度等热 力学参量
理想气体状态方程的 适用条件：适用于稀 薄气体，忽略分子间 相互作用力
实际气体行为描述
实际气体与理想气体的差异
实际气体存在分子间相互作用力，不满足理想气体状态方程
热力学系统与过程
热力学系统
由大量微观粒子组成的宏观物体，是 热学研究的基本对象。
热力学过程
系统从一个状态变化到另一个状态所 经历的全部过程。
能量守恒与转换
能量守恒定律
能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式 ，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中其总量不变。
气体内部能量传递
气体内部能量传递的方式
气体热传导的宏观表现
通过分子间的碰撞传递能量，实现热 传导
热量从高温区域向低温区域传递，遵 循傅里叶定律
气体热传导的微观机制
能量较高的分子与能量较低的分子碰 撞，使能量分布趋于均匀
03
热传导、对流与辐射过程
热传导原理及影响因素
热传导原理
物体内部或物体之间由于温度差异引起的内能传递现象。
温度差、导热系数、物体形状和尺寸等。
导热系数与材料性质
不同材料的导热系数差异较大，金属通常具有较高的导热系数。
对流现象及其分类
对流现象
流体中由于温度差异引 起的宏观运动，导致热
量传递的过程。
分类
自然对流和强制对流。
自然对流
由温度梯度引起的密度 差异而产生的流动。
强制对流
通过外部作用力（如风 扇、泵等）驱动流体流
02
气体动理论与性质
理想气体状态方程
理想气体状态方程表 达式：pV = nRT
理想气体状态方程的 应用：计算气体的压 强、体积、温度等热 力学参量
理想气体状态方程的 适用条件：适用于稀 薄气体，忽略分子间 相互作用力
实际气体行为描述
实际气体与理想气体的差异
实际气体存在分子间相互作用力，不满足理想气体状态方程
热力学系统与过程
热力学系统
由大量微观粒子组成的宏观物体，是 热学研究的基本对象。
热力学过程
系统从一个状态变化到另一个状态所 经历的全部过程。
能量守恒与转换
能量守恒定律
能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式 ，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中其总量不变。
气体内部能量传递
气体内部能量传递的方式
气体热传导的宏观表现
通过分子间的碰撞传递能量，实现热 传导
热量从高温区域向低温区域传递，遵 循傅里叶定律
气体热传导的微观机制
能量较高的分子与能量较低的分子碰 撞，使能量分布趋于均匀
03
热传导、对流与辐射过程
热传导原理及影响因素
热传导原理
物体内部或物体之间由于温度差异引起的内能传递现象。