大学物理热学总结
大学热学知识点总结图
大学热学知识点总结图一、热力学基础知识1. 温度、热量和热平衡温度是物质内部微观运动的表现，热量是能量的一种形式，热平衡是指两个系统之间不再有能量的净传递。
2. 热力学第一定律能量守恒定律，在自然界中能量不会自行减少或增加。
3. 热力学第二定律热量不会自发地由低温物体传递给高温物体，熵增加原理。
4. 热力学第三定律当温度趋近于绝对零度时，任何实体的熵均趋于零，即系统的熵在温度趋近绝对零度时趋于一个常数。
5. 理想气体理想气体状态方程和理想气体内能的表达式。
6. 凝固和融化物质由固态转变为液态称为融化，由液态转变为固态称为凝固。
凝固和融化温度是由物质特性决定的。
二、热力学循环1. 卡诺循环卡诺循环是热机的理想循环，包括等温膨胀、绝热膨胀、等温压缩和绝热压缩四个过程。
2. 斯特林循环斯特林循环是一种热机的实际循环，包括等温膨胀、绝热膨胀、等温压缩和绝热压缩四个过程。
3. 高尔辛循环高尔辛循环是一种蒸汽轮机工作的热力循环过程，包括等压加热、等容膨胀、等压冷凝和等容压缩四个过程。
三、热力学系统1. 开放系统与闭合系统开放系统和闭合系统能够与外界进行物质、能量交换。
2. 热力学过程等容过程、等压过程、等温过程、绝热过程。
3. 热力学函数内能、焓、吉布斯自由能、哈密顿函数等热力学函数的定义和性质。
四、热传导1. 热传导的基本定律傅里叶热传导定律、傅里叶热传导方程、热导率概念。
2. 热传导的应用导热系数、传热表面积、传热温度差、传热距离等参数。
3. 热传导的热阻和导热系数热阻的概念和计算、导热系数的概念和计算。
五、热辐射1. 热辐射的基本定律斯特藩—玻尔兹曼定律、维恩位移定律、铂居—史恩定律。
2. 黑体辐射和表面发射系数黑体的定义、黑体的吸收、发射和反射的关系。
3. 热辐射的热平衡和热不平衡热辐射的观测和应用。
六、热功学1. 热功学的基本定律各态函数、热力学基本关系和亥姆霍兹自由能、君体—吉布斯函数的性质。
2. 熵增加原理和热功学过程热功学过程的熵增加原理，等熵过程、绝热过程等。
大学物理热学
ΔU=Q+W，其中ΔU表示系统内能的增量，Q表示外界对系统传递的热量，W表示外界对系统做的功。
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。
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。
02
辐射传热特点
不需要介质，可在真空中传播；伴 随能量形式的转换；辐射强度与物
体温度的四次方成正比。
04
应用
太阳能利用、红外遥感测温、激光 器等。
复合传热过程分析
复合传热 分析方法 影响因素
应用
实际传热过程中往往同时存在热传导、对流和辐射三种传热方式。 根据具体传热条件，建立物理模型，综合运用热传导、对流和辐 射的传热规律进行分析计算。
02
理想气体性质及应用
理想气体状态方程
01
理想气体状态方程
pV = nRT，其中p为压强，V为 体积，n为物质的量，R为气体常 数，T为热力学温度。
02
理想气体状态方程 的适用条件
适用于稀薄气体，即气体分子间 距离较大，相互作用力可忽略不 计。
03
理想气体状态方程 的应用
可用于计算气体的压强、体积、 温度等物理量，以及进行气体状 态变化的分析。
热力学在其他领域应用
化学工业
制冷与空调
新能源领域
在化学工业中，热力学原理被广泛应用 于化学反应过程的分析和优化。通过热 力学计算和分析，可以确定化学反应的 条件、反应热、反应平衡常数等关键参 数，为化学工业的生产提供理论指导。
大学物理(热学部分)
系统的宏观性质是大量微观粒子运动的统计平均结果，宏观 量与相应的微观量的统计平均值有关。
3、统计平均值与概率 如测量某一量x的过程中，测量值是x1的次数为N1；测量值 是x2的次数为N2，…….., x 的统计平均值为：
Nn N1 N2 x x1 x2 ...... xn N N N N x1 p1 x2 p2 ...... xn pn
§1.1 气体动理论的基本概念
一、状态参量、平衡状态与非平衡状态
1、系统与外界 由大量分子、原子组成的宏观物质称 为热力学系统或系统。 系统以外且与系统发生物质、能量 交换的物质系统称为外界。 系统与外界之间的界面叫做系统的边界 。 根据系统和和外界的关系，可将系统分为以下几种类型： 孤立系统：与外界不发生任何物质和能量交换的系统 。 封闭系统：与外界只有能量交换没有物质交换的系统 。 开放系统：与外界同时发生能量交换和物质交换的系统。
2）在平衡状态下，理想气体分子沿各方向运动的概率相同。 分子运动速度 vi vixi viy j viz k
分子沿各个方向运动的速度分量的各种平均值应该相等。
2 2 vx v2 v y z
1 2 v 3
v x v y vz 0
五、理想气体的状态方程
观察实验 逻辑推理 宏观量
象宏 的观 规热 律现
统计平均
描写单个微观粒子特征 的量。如分子质量、位置、 速度、能量等。
描写宏观物质整体特征 的量。如体积、温度、压强 和内能等。
第一章
气体动理论
研究思路
根据研究对象：理想气体的特点和研究任务，提出平衡态 的概念，建立理想气体的微观模型，提出统计假设，在此基础 上应用力学规律，推导出理想气体的压强公式，结合理想气体 的状态方程，得到温度公式，从而揭示宏观量压强和温度的微 观本质。应用自由度的概念，得到能量按自由度均分原理，揭 示宏观量内能的本质。集中体现了气体动理论的研究方法。 根据气体分子热运动的图景，提出分子速率分布和速度分 布的概念，给出麦克斯韦速率分布律和速度分布律。根据分子 的有效半径推导出气体分子的平均碰撞频率和平均自由程的计 算公式。把麦克斯韦速度分布律推广得到波耳兹曼能量分布律。
大学物理热学知识点整理
大学物理热学知识点整理热运动：物质世界的一种基本运动形式，是构成宏观物体的大量微观粒子的永不停息的无规则运动。
热现象：构成宏观物质的大量微观粒子热运动的集体表现。
宏观量：表征系统状态的物理量。
微观量：描写单个分子特征的物理量。
热力学系统，简称系统：一些包含有大量微观粒子（如分子、原子)的物体或物体系。
外界或环境：系统以外的物体。
孤立系统：与外界没有任何相互作用的热力学系统。
封闭系统：与外界没有物质交换但有能量交换的系统。
开放系统：与外界既有物质交换又有能量交换的系统。
平衡态：对于一个孤立系，经过足够长的时间后，系统必将达到一个宏观性质不随时间变化的状态，这种状态称为平衡态。
热动平衡：在平衡态下，组成系统的微观粒子仍处在不停的无规则热运动之中，只是它们的统计平均效果不变，这是一种动态的平衡，又称为热动平衡。
状态参量：在平衡态下，热力学系统的宏观性质可以用一些确定的宏观参量来描述，这种描述系统状态的宏观参量称为状态参量。
态函数：由平衡态确定的其他宏观物理量可以表达为一组独立状态参量的函数，这些物理量称为“态函数”。
体积V ：气体分子所能到达的空间，即气体容器的容积。
单位立方米（ m^{3} ）,也用升（ L ）为单位。
压强p ：气体作用与容器壁单位面积上的压力，是大量分子对器壁碰撞的宏观表现。
SI单位制中单位是帕斯卡，简称帕（ Pa ）, 1\;Pa=1\;N/m^{2} 。
有时压强的单位还用大气压（ atm ）和毫米汞柱（ mmHg ）表示。
换算关系为1\;atm=1.013\times10^{5}\;Pa1\;mm\Hg=\frac{1}{760}\;atm=1.33\times10^{2}\;Pa温度：表征物体的冷热程度的物理量。
热平衡：在与外界影响隔绝的条件下，使两个热力学系统相互接触，让它们之间能发生传热，热的系统会慢慢变冷，冷的系统会慢慢变热，经过一段时间后，它们会达到一个共同的平衡状态，称这两个系统达到了热平衡。
大学物理热学知识点整理
大学物理热学知识点整理系统吸收的热量，一部分转化成系统的内能；另一部分转化为系统对外所作的功。
Q=\Delta E+A上式的各量均为代数量，其正负号规定为：系统从外界吸热时， Q 为正，向外界放热时， Q 为负；系统对外作功时，A 为正。
外界对系统作功时， A 为负；系统内能增加时，\Delta E 为正，系统的内能减少时， \Delta E 为负。
对于状态的微小变化过程，热力学第一定律的数学表达式dQ=dE+dA第一类永动机：一种不需要外界提供能量而连续不断对外作功，系统又能复原的机器。
等体过程：dV=0 ，系统作功dA=pdV=0dQ_v=dE=\frac{M}{M_{mol}}\frac{i}{2}RdT所以 Q_v=\Delta E=E_2-E_1=\frac{M}{M_{mol}}\frac{i}{2}R(T_2-T_1)在等体过程，外界传给气体的热量全部用来增加气体的内能，系统对外不作功。
等压过程： p =恒量，当气体体积从 V_1 膨胀到 V_2 时，系统对外作功为A_p=\int_{V_1}^{V_2}pdv=p(V_2-V_1)=\frac{M}{M_{mol}}R(T_2-T_1)系统吸收的热量为Q_p=\Delta E+p(V_2-V_1)=\frac{M}{M_{mol}}(\frac{i}{2}+1)R(T_2-T_1)等温过程： \Delta E=0Q_T=A_T=\int_{V_1}^{V_2}pdv=\frac{M}{M_{mol}}RT\ln\fra c{V_2}{V_1}因为 pV=常量，即 p_1V_1=p_2V_2所以 Q_T=A_T=\frac{M}{M_{mol}}RT\ln\frac{p_1}{p_2}摩尔热容 C_m: 1mol 物质温度升高（或降低） 1K 时所吸收（或放出）的热量，单位为 J/mol\cdot K 。
C_m=\frac{(dQ)_m}{dT}理想气体等体摩尔热容：C_V=\frac{dQ_V}{dT}=\frac{dE}{dT}=\frac{\frac{i}{2}RdT }{dT}=\frac{i}{2}Ri 为分子自由度； R 为普适气体常量。
大学物理热学总结
大学物理热学总结(注：难免有疏漏和不足之处，仅供参考。
教材版本：高等教育出版社《大学物理学》) 热力学基础1、体积、压强和温度是描述气体宏观性质的三个状态参量。
①温度：表征系统热平衡时宏观状态的物理量。
摄氏温标，t 表示，单位摄氏度（℃）。
热力学温标，即开尔文温标，T 表示，单位开尔文，简称开（K ）。
热力学温标的刻度单位与摄氏温标相同，他们之间的换算关系：T /K=273.15℃+ t温度没有上限，却有下限，即热力学温标的绝对零度。
温度可以无限接近0K ，但永远不能达到0K 。
②压强：气体作用在容器壁单位面积上指向器壁的垂直作用力。
单位帕斯卡，简称帕（Pa ）。
其他：标准大气压（atm ）、毫米汞高（mmHg ）。
1 atm =1.01325×105 Pa = 760 mmHg③体积：气体分子运动时所能到达的空间。
单位立方米（m 3）、升（L ）2、热力学第零定律：如果两个热力学系统中的每一个都与第三个热力学系统处于热平衡，则这两个系统也必处于热平衡。
该定律表明：处于同一热平衡状态的所有热力学系统都具有一个共同的宏观特征，这一特征可以用一个状态参量来表示，这个状态参量既是温度。
3、平衡态：对于一个孤立系统（与外界不发生任何物质和能量的交换）而言，如果宏观性质在经过充分长的时间后保持不变，也就是系统的状态参量不再岁时间改变，则此时系统所处的状态称平衡态。
通常用p —V 图上的一个点表示一个平衡态。
（理想概念）4、热力学过程：系统状态发生变化的整个历程，简称过程。
可分为：①准静态过程：过程中的每个中间态都无限接近于平衡态，是实际过程进行的无限缓慢的极限情况，可用p —V 图上一条曲线表示。
②非准静态过程：中间状态为非平衡态的过程。
5、理想气体状态方程: 一定质量的气体处于平衡态时，三个状态参量P.V .T 存在一定的关系，即气体的状态方程()0,,=T V P f 。
理想气体p 、V 、T 关系状态方称222111T V P T V P =，设质量m ，摩尔质量M 的理想气体达标准状态，有 00000T V P M m T V P T PV m ==令00/T V P R m =,则有理想气体状体方程 RT M m PV =式中1131.8--⋅⋅=K mol J R ，为摩尔气体常量。
大学热学物理知识点总结
大学热学物理知识点总结1.热力学基本定律热力学基本定律是热学物理的基础，它包括三个基本定律，分别是热力学第一定律、热力学第二定律和热力学第三定律。
（1）热力学第一定律热力学第一定律是能量守恒定律的热学表述，它规定了热力学系统能量的守恒性质。
简单地说，热力学第一定律表明了热力学系统能量的增减只与系统对外界做功和与外界热交换有关。
热力学第一定律的数学表达式为ΔU=Q-W，其中ΔU表示系统内能的增量，Q表示系统吸热的大小，W表示系统对外界所作的功。
由此可以看出，系统的内能变化量等于吸收热量减去做的功。
（2）热力学第二定律热力学第二定律是热力学系统不可逆性的表述，它规定了热力学系统内部的熵增原理，即系统的熵不会减小，而只会增加或保持不变。
简单地说，热力学第二定律表明了热力学系统内部的任何一种热力学过程都是不可逆的。
这意味着热力学系统永远无法使热量全部转化为功，总会有一部分热量被转化为无效热。
热力学第二定律还表明了热力学过程的方向性，即热量只能从高温物体传递到低温物体，而不能反向传递。
（3）热力学第三定律热力学第三定律规定了当温度趋于绝对零度时，任何物质的熵都将趋于一个有限值，这个有限值通常被定义为零。
简单地说，热力学第三定律表明了在绝对零度时，任何系统的熵都将趋于零。
热力学第三定律的提出对于热学物理的研究具有非常重要的意义，它为我们理解热学系统的性质提供了重要的基础。
2.热力学过程热力学过程是指热力学系统内部发生的一系列变化，包括各种状态参数的变化和热力学系统对外界的能量交换。
常见的热力学过程有等温过程、绝热过程、等容过程和等压过程等。
这些过程在日常生活以及工业生产中都有着广泛的应用。
（1）等温过程等温过程是指在恒定温度下进行的热力学过程。
在等温过程中，系统对外界做的功和吸收的热量之比是一个常数。
这意味着等温过程的压强和体积成反比，在P-V图上表现为一条双曲线。
常见的等温过程有等温膨胀和等温压缩等。
（2）绝热过程绝热过程是指在无热交换的情况下进行的热力学过程。
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）。
大学物理热学总结I：大体假设及理论
大学物理热学总结I：大体假设与理论一、热学概述二、平稳态理论（注：只有在平稳态条件下状态参量才成心义。
）三、各大体假设与大体理论下的运动。
②流体中斯托克斯公式：f=-6πaηvf：阻力a：物体半径η：粘滞系数v：运动速度③布朗粒子平均能量E̅=32k B T麦克斯韦分布律（重点）①数学概率论基础知识，重点是概率密度函数的概念、高斯分布（即正态分布）以及泊松分布（略）。
②数学上多重积分、广义积分知识（略）。
①气体分子通过碰撞达到并维持平衡态②平衡态时分子的位置与速度的概率密度函数不随时间变化③分子位置均匀分布，速度分量为高斯分布①速度分布（y、z方向完全相同）：g(v x)=√m2πk B Texp(−mv x22k B T)综合公式：f(v x,v y,v z)=(m2πk B T)32⁄exp(−mv x2+v y2+v z22k B T)②速率分布f(v)=4πv2(m2πk B T)32⁄exp(−mv22k B T)③速率分布的特征：最概然速率（概率密度最大的速率）：v p=√2k B Tm①确定函数：(1)由于平衡态各向同性，这个函数有旋转不变性，也就是速度分布只和速率有关：f(v x,v y,v z)=f(v x2+v y2+v z2)(2)方向独立：设每个方向分布函数是g①无量纲速率：定义任意速率值v=uv p，系数u是无量纲速率。
这样得到无量纲速率分布f(u)=4√πu2e−u2②麦克斯韦速率分布的实验检验：两个同心圆筒，外层转动，内层分子飞出来打到外层，由度均分原理以有大小与结构。
f B(r)=C0e−E pk B T其中C0由积分确定，对r的范围积分，结果应该为1。
进一步结论：麦克斯韦分布表现动能影响粒子在动量空间的分布：f M(v)=(√m2πk B T)3e−E kk B T波尔兹曼分布表现势能影响粒子在几何空间的分布，二者可以综合：f MB(E)=Ce−Ek B T②能量按自由度均分原理。
大学物理热力学
02
数学表达式为：不可能通过有限个步骤将一个单一 热源的热量全部转化为机械功而不产生其他影响
04
此外，热力学第二定律还揭示了机械能与内能之间 的转化是不可逆的，即机械能可以完全转化为内能， 而内能不能完全转化为机械能而不产生其他影响
5
卡诺循环与卡 诺定理
卡诺循环与卡诺定理
01
02
卡诺循环是由法国物理学家 卡诺提出的一种理想化循环 过程，包括四个步骤：等温 膨胀、绝热膨胀、等温压缩 和绝热压缩
1
热力学的基本 概念
热力学的基本概念
热力学的基本概念包括系 统、状态、过程和循环等
系统是指研究对象的整体， 可以是气体、液体、固体
等
状态是指系统在某一时刻 的宏观物理量，如温度、
压力、体积等
过程是指系统状态的变化 历程，可以分为等温过程、
等压过程、绝热过程等
循环是指系统经过一系列 状态变化后又回到初始状
此外，热力学还在航天工 程、材料科学等领域得到
应用
11
热力学与其他 学科的联系
热力学与其他学科的联系
热力学与其他学科有着密切的 联系
例如，热力学与统计力学的关 系密切，统计力学从微观角度 研究物质的热力学性质，提供
了对热现象的微观描述
此外，热力学与电动力学也有 一定的联系，如电磁场的能量 和动量等物理量可以与热力学 中的熵和温度等概念相对应
12
未来展望
未来展望
随着科学技术的发展，热力学的研究和应用将 不断深入和扩展
例如，随着能源问题的日益严重，热力学在能 源利用和环境保护方面的应用将更加广泛；随 着纳米技术的发展，热力学在纳米材料和纳米 器件方面的应用将更加深入；随着气候变化和 环境问题的日益严重，热力学在地球科学和环 境科学方面的应用将更加重要
大学物理热学知识点
大学物理热学知识点一、理论基础力学1、运动学参照系。
质点运动的位移和路程，速度，加速度。
相对速度。
矢量和标量。
矢量的制备和水解。
匀速及匀速直线运动及其图象。
运动的合成。
抛体运动。
圆周运动。
刚体的对应状态和绕定轴的旋转。
2、牛顿运动定律力学中常用的几种力牛顿第一、二、三运动定律。
惯性参照系的概念。
摩擦力。
弹性力。
胡克定律。
万有引力定律。
光滑球壳对壳内和壳外质点的引力公式（不建议求出）。
开普勒定律。
行星和人造卫星的运动。
3、物体的平衡共点力促进作用下物体的均衡。
力矩。
刚体的均衡。
战略重点。
物体平衡的种类。
4、动量冲量。
动量。
动量定理。
动量守恒定律。
反冲运动及火箭。
5、机械能功和功率。
动能和动能定理。
重力势能。
引力势能。
质点及光滑球壳壳内和壳外的引力势能公式（不建议求出）。
弹簧的弹性势能。
功能原理。
机械能守恒定律。
相撞。
6、流体静力学恒定流体中的应力。
浮力。
7、振动简揩振动。
振幅。
频率和周期。
位相。
振动的图象。
参考圆。
振动的速度和加速度。
由动力学方程确认四极振动的频率。
阻尼振动。
受迫振动和共振（定性了解）。
8、波和声横波和纵波。
波长、频率和波速的关系。
波的图象。
波的干预和绕射（定性）。
声波。
声音的响度、音调和音品。
声音的共鸣。
乐音和噪声。
热学1、分子动理论原子和分子的量级。
分子的热运动。
布朗运动。
温度的微观意义。
分子力。
分子的动能和分子间的势能。
物体的内能。
2、热力学第一定律热力学第一定律。
3、气体的性质热力学温标。
理想气体状态方程。
普适气体恒量。
理想气体状态方程的微观解释（定性）。
理想气体的内能。
理想气体的等容、等压、等温和绝热过程（不要求用微积分运算）。
4、液体的性质流体分子运动的特点。
表面张力系数。
浸润现象和毛细现象（定性）。
5、液态的性质晶体和非晶体。
空间点阵。
液态分子运动的特点。
6、物态变化熔融和凝结。
熔点。
熔解热。
蒸发和凝结。
饱和汽压。
沸腾和沸点。
汽化热。
临界温度。
液态的升华。
空气的湿度和湿度计。
大学物理(热学篇)
v1
v´1
x
A1 y °
z
1秒钟A1受到分子的总冲量
2mv x
vx 2x
mv
2 x
x
第三步 N个分子在1秒内对A1的碰撞
A1在1秒内受到的冲量——平均作用力F
F 2mv1x
v1 x 2x
2mv2x
v2x 2x
2mv Nx
vNx 2x
m x
(v12x
v22x
vN2 x )
m x
N
即在平衡态，一个自由度，代表一种独立的 运动和一份能量
如某种分子有t个平动自由度，r个转动自由度v振动 自由度，则分子具有：
平均平动动能 平均转动动能 平均振动动能
为什么均分到各自由度所对应的运动能量都 是二分之一KT呢？ 主要是分子不断碰撞以达到平衡态的结果。
注意
１、 一般温度下（T <10 3 K）振
（1)每个分子作用于气壁的冲量I
解（1）每个分子作用于气壁的冲量等于气体 分子动量增量的负值
I 2mv 1.21024kgm/ s
（2)每秒钟碰在器壁单位面积上的分子数n0
解（2）器壁ΔA面积上在Δt时间内碰撞的分子数
N A vt n
z
6
n0
N At
nv 6
n0
1 6
nv
0.31028
/
m3
物体运动形式：平动、转动、振动
自由度数目 i t r v
平转振 动动动
例1 自由运动的质点 (三维空间) 3 个 平动自由度 记作 t = 3
若受到限制，自由度降低 平面上 ： t=2 直线上 ：t=1
例2 自由运动刚体 (如手榴弹)自由度。
大学专业课热学知识点总结
大学专业课热学知识点总结热学是研究热现象和热能转化规律的科学，是物理学的一个重要分支。
在大学物理专业课程中，热学作为一个重要的内容，涵盖了许多重要的知识点和理论。
本文将对大学专业课热学知识点进行总结，包括热力学定律、热力学过程、理想气体、热传导、辐射和相变等内容，并侧重于内容的清晰性和深度。
热力学定律热力学是研究热现象和热能转化规律的科学，热力学定律是热学研究的基础，包括热力学第一定律、热力学第二定律和热力学第三定律。
热力学第一定律是能量守恒定律的推广，它表明了系统的内能和对外界做功的能力之间的关系。
在热力学中，内能的变化等于系统对外界做功与热量的和，即ΔU=Q-W，其中ΔU 代表内能的变化，Q代表系统吸收的热量，W代表系统对外界做的功。
热力学第二定律是描述自然界热现象发展方向的规律，它表明了热量不能自发地从低温物体传递到高温物体，热力学第二定律还包括卡诺定理和卡诺循环等内容。
热力学第三定律是研究温度趋向绝对零度的规律，它指出了温度趋向绝对零度时，物体的熵趋于零的规律。
热力学过程热力学过程是指系统由一个平衡态转变到另一个平衡态的全过程。
在热力学中，主要研究了等体过程、等压过程、等温过程、绝热过程和多种不可逆过程等。
理想气体理想气体是热力学中常用的模型之一，它包括玻意尔定律、查理定律和瓦伦定律等内容。
在热力学中，主要研究了理想气体的状态方程、理想气体的内能、理想气体的焓和理想气体的熵等内容。
热传导热传导是研究物质内部热能传递的过程，它包括导热系数、傅里叶定律、导热方程和多种传热方式等内容。
在热力学中，主要研究了热传导的基本原理和热传导的应用。
辐射辐射是研究物体之间通过辐射方式传递热能的过程，它包括黑体辐射、辐射热力学和多种辐射计算方法等内容。
在热力学中，主要研究了辐射的基本原理和辐射的应用。
相变相变是研究物质的相变过程和相变规律的过程，它包括凝固、熔化、升华和凝华等多种物质的相变过程。
在热力学中，主要研究了相变的基本原理和相变的应用。
大学物理总复习——热学汇总
E 3RT
2
E 5RT
2
E 3RT
麦克斯韦速率分布函数：
f
v
dN Ndv
4 ( m 2 kT
) v e 3/2
2
m v2 2kT
---- 概率密度
明确表达式的物理意义：
(1)nf (v)dv
(2)
Nf
(v)dv
(3) n
v2 v1
f (v)dv (4)
N v2 v1
f (v)dv
气体的三种统计速率： a.最概然速率大小: vp
热学总结
一：基本概念 二：热力学第一定律 三：热力学第二定律
一：基本概念
宏观：
温度T： 反映物质分子运动的剧烈程度。
热力学第零定律： ～ 温标：温度的数值表示。 热力学第三定律：热力学零度（绝对零度）不能达到
理想气体状态方程： pV RT NkT
注：R =8.31（J/mol.K)，普适气体常数； k 1.381023 J / K
判断正误：
1、物体的温度愈高，则热量愈多
Q是过程量
2、物体的温度愈高，则内能愈大
只适用于理想气体
判断正误：
1.功可以全部转化为热，但热不能全部转化
为功。 等温膨胀
2.热量能够从高温物体传向低温物体，但不
能从低温物体传向高温物体。 致冷机 3.不可逆过程就是不能向相反方向进行的过程。
4.气体能够自由膨胀，但不能自动收缩。
答：[ B ]
a
2a/3
a/3 O
v
v0 2v03v0 4v0 5v0
P5 5. 金属导体中的电子，在金属内部作无规则运动，
与容器中的气体分子很类似．设金属中共有N个
大学物理第二章 热力学第一定律要点
2) 恒压过程：变化过程中p(系) = p(环) = 常数，(dp=0)
(ｐ(始) = ｐ(终) = 常数，为等压过程， p = 0 )
3) 恒容过程：过程中系统的体积始终保持不变 4) 绝热过程：系统与环境间无热交换的过程
5) 循环过程：经历一系列变化后又回到始态的过程。 循 环过程前后状态函数变化量均为零 。 6) 可逆过程：系统经历某过程后，能够通过原过程的反 向变化而使系统和环境都回到原来的状态
U＝f (T ,V ) U U dU dV dT V T T V
又 dT = 0, dU = 0, dV 0
U 0 V T
即： 恒温时，U不随V变化
U=f (T) 理想气体单纯 pVT 变化时，U 只是 T 的函数
（液体、固体近似成立）
§2.3 恒容热、恒压热与焓的导出 1. 恒容热（QV）：
对于封闭系统，W =0 时的恒容过程： ∵ dV=0 ，∴W = 0，有：
QV ΔU U2 U1
及 δQV dU
2. 恒压热（Qp）：
对于封闭系统，W = 0 时的恒压过程： W= – pambV= – p(V2 – V1) = – (p2V2 – p1V1)
（H的定义虽然由恒压过程导出，但可用于任何过程的计算）
H： 状态函数， 广度量， 单位 J 理想气体，单纯 pVT 变化，恒温时： ∵ U = 0 ∴ H = U + (pV) = 0 + (pV) = (nRT) = nRT = 0 H = f ( T ) 理想气体单纯 pVT 变化时，H 只是 T 的函数
摩尔热容
相变焓
大学物理(热学知识点总结)
7、bca为理想气体绝热过程，b1a和b2a是任意过程，则上述两 过程中气体作功与吸收热量的情况是: A） b1a过程放热，作负功；b2a过程放热，作负功． B） b1a过程吸热，作负功；b2a过程放热，作负功． C）b1a过程吸热，作正功；b2a过程吸热，作负功． D） b1a过程放热，作正功；b2a过程吸热，作正功．
[1]、有一定量的理想气体，从初状态 a （P1 、V1 ）开始， 经过一个等容过程达到压强为P1 / 4 的 b 态，再经过一个等 压过程达到状态C ，最后经过等温过程而完成一个循环， 求：该循环过程中系统对外作的功A 和所吸收的热量Q。 解：由已知可得： a( P 1 ,V1 )
循环过程
E 0 Q A V V1 1) a b A 0 2) b c A p1 (4V1 V1 ) / 4 3 p1V1 / 4 3) c a A p1V1 ln( V1 / 4V1 ) p1V1 ln4
p (105 Pa) 3 2 1 O A 1 2 C V (103 m3) B
解：(1) A→B：
A1
ΔE1= CV (TB-TA)=3(pBVB-pAVA) /2=750 J Q=A1+ΔE1＝950 J． B→C： A2 =0 ΔE2 = CV (TC-TB)=3( PCVC-PBVB ) /2 =-600 J． Q2 =A2 +ΔE2 ＝-600 J． C→A： A3 = PA (VA－VC)=－100 J．
解（ ： 1） 等 容 过 程 ， A 0, 外 界 对 气 体 作 功 A 0 M i Q E CV T RT M mol 2 0.02 3 8.31 ( 300 290 ) 623 ( J ). 0.004 2 (2)等压过程， E 与 （ 1） 同 。
大学物理热力学知识点汇总
大学物理热力学知识点汇总热力学是大学物理中的一个重要部分，它研究的是热现象的规律以及与热相关的能量转化和传递。
以下将对大学物理热力学中的关键知识点进行汇总。
一、热力学系统和热力学平衡态热力学系统是指研究的对象，它可以是一个气体、液体或固体，也可以是由多个物体组成的系统。
而热力学平衡态则是指系统的宏观性质在长时间内不随时间变化的状态。
这包括热平衡（系统各部分温度相等）、力学平衡（系统各部分压力相等）、化学平衡（系统内各化学组分的浓度不再变化）。
二、热力学第零定律如果两个热力学系统中的每一个都与第三个热力学系统处于热平衡，那么这两个热力学系统也必定处于热平衡。
这个定律为我们定义了温度的概念，使我们能够通过比较不同系统之间的热平衡来测量温度。
三、热力学第一定律也被称为能量守恒定律，它表明一个热力学系统内能的增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功之和。
用公式表示为：ΔU ＝ Q ＋ W。
其中，ΔU 是系统内能的变化，Q 是系统吸收的热量，W 是系统对外界所做的功。
在这个定律中，需要注意功的正负。
当系统对外做功时，W 为负；外界对系统做功时，W 为正。
同样，当系统吸收热量时，Q 为正；系统放出热量时，Q 为负。
四、等容过程等容过程是指系统的体积保持不变。
在等容过程中，系统不做功（W ＝ 0），内能的变化等于吸收或放出的热量，即ΔU ＝ Q。
五、等压过程等压过程中系统的压力保持不变。
此时，系统所做的功为 W ＝pΔV，内能的变化和吸收的热量的关系为ΔU ＝Q pΔV 。
六、等温过程等温过程中系统的温度保持不变。
在理想气体的等温过程中，内能不变（ΔU ＝0），系统吸收的热量等于对外界所做的功，即Q ＝W 。
七、绝热过程绝热过程是指系统与外界没有热量交换（Q ＝0）。
在绝热过程中，系统做功导致内能变化，即 W ＝ΔU 。
八、热力学第二定律它有多种表述方式，常见的有克劳修斯表述（热量不能自发地从低温物体传到高温物体）和开尔文表述（不可能从单一热源吸取热量，使之完全变为有用功而不产生其他影响）。
大学物理热学知识点归纳总结
大学物理热学知识点归纳总结在大学物理中，热学是一个重要的分支学科，研究热与能量的传递、转化以及物体的热性质。
下面将对大学物理热学的知识点进行归纳总结，帮助读者更好地理解和掌握这一领域的知识。
一、热传递1. 热传递方式热传递主要有三种方式：传导、对流和辐射。
传导是通过物质内部的分子碰撞传递能量；对流是通过流体的运动传递能量；辐射是通过波的传播传递能量。
2. 热传导定律热传导可以用傅里叶定律来描述，该定律表示热流密度与温度梯度成正比。
热传导系数是描述物质导热性能的物理量。
3. 对流换热对流换热是通过流体对流传热的现象，常见的例子包括空气对流、水的对流等。
对流换热可以通过牛顿冷却定律进行计算。
4. 辐射换热辐射换热是通过电磁波的辐射传递能量，不需要介质参与。
斯特藩-玻尔兹曼定律描述了辐射换热的关系，还有黑体辐射以及斯特藩定律可用于描述辐射换热的各种特性。
二、热力学1. 温度和热量温度是物体内部分子热运动的强弱程度的度量，用热力学温标来表示；热量是物体之间传递的热能。
2. 理想气体状态方程理想气体状态方程描述了气体的状态参数之间的关系，一般形式为PV = nRT，其中P是气体的压强，V是体积，n是物质的物质量，R是理想气体常数，T是温度。
3. 热力学第一定律热力学第一定律是能量守恒定律在热学过程中的表现，表示了热量与功的转化关系。
ΔU = Q - W，其中ΔU是内能变化，Q是吸收的热量，W是对外界做的功。
4. 热力学第二定律热力学第二定律描述了自然界热现象发生的方向性，主要有熵增定律和开尔文定律。
熵增定律指出自发过程的总熵增不会小于零，开尔文定律则根据热机和热泵的运行原理提出了热力学温标的概念。
三、热量传递的应用1. 热膨胀热膨胀是物体随着温度变化而引起的体积、长度等物理量的变化。
线膨胀、面膨胀和体膨胀是常见的热膨胀现象，可以通过热膨胀系数进行定量描述。
2. 热传感器热传感器是利用物体温度变化引起的一些物性变化进行温度测量的装置，如热电偶、热电阻等。
大学热学知识点总结
大学热学知识点总结热学是物理学中的重要分支之一，主要研究热的传递、转化以及与物质的相互作用等现象。
在大学物理课程中，热学是必不可少的一部分。
本文将对大学热学的一些基本知识点进行总结，帮助读者更好地理解热学的概念和原理。
1.温度和热平衡温度是物体内部微观粒子运动状态的一种量化描述。
热平衡是指两个物体之间没有热量交换的状态。
热平衡的条件是两个物体的温度相等，达到热平衡后，它们的温度将保持不变。
2.热量和内能热量是物体之间由于温度差而传递的能量。
内能是物体内部微观粒子的总能量，包括宏观运动能、分子势能和分子动能等。
热量的传递是由于温度差引起的内能的传递。
3.热传导热传导是指物体内部热量的传递过程。
在热传导中，热量由高温区域传递到低温区域，直到两个区域的温度达到平衡。
热传导的速率取决于物体的导热性质、温度差和物体的几何形状等因素。
4.热容和比热容热容是物体吸收或释放单位温度变化时所需的热量。
比热容是单位质量物质所需的热量。
不同物质的比热容不同，比热容可以用来比较物质的热量储存能力。
5.热膨胀热膨胀是物体在受热时体积增大的现象。
物体受热后，内部粒子的振动增强，使物体的平均间距增大，从而导致物体的体积膨胀。
热膨胀的程度可以通过热膨胀系数来描述。
6.理想气体状态方程理想气体状态方程描述了理想气体的状态和性质之间的关系。
根据理想气体状态方程，气体的压强、体积和温度之间存在一定的比例关系。
理想气体状态方程可以用来计算气体的性质和状态变化。
7.热力学第一定律热力学第一定律是能量守恒定律在热学中的应用。
根据热力学第一定律，系统吸收的热量等于系统对外界做的功和系统内能的增加之和。
热力学第一定律可以用来分析热力学系统的能量转化和守恒。
8.熵和热力学第二定律熵是一个衡量系统无序程度的物理量。
根据热力学第二定律，熵在任何孤立系统内总是增加的。
热力学第二定律描述了自然界中热量传递的方向性和不可逆性。
9.热力学循环热力学循环是指在一定条件下气体或其他工质通过一系列热力学过程完成一定的功的循环过程。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
大学物理热学总结 -CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN大学物理热学总结(注：难免有疏漏和不足之处，仅供参考。
)教材版本：高等教育出版社《大学物理学》热力学基础1、体积、压强和温度是描述气体宏观性质的三个状态参量。
①温度：表征系统热平衡时宏观状态的物理量。
摄氏温标，t表示，单位摄氏度（℃）。
热力学温标，即开尔文温标，T表示，单位开尔文，简称开（K）。
热力学温标的刻度单位与摄氏温标相同，他们之间的换算关系：T/K=273.15℃+ t温度没有上限，却有下限，即热力学温标的绝对零度。
温度可以无限接近0K，但永远不能达到0K。
②压强：气体作用在容器壁单位面积上指向器壁的垂直作用力。
单位帕斯卡，简称帕（Pa）。
其他：标准大气压（atm）、毫米汞高（mmHg）。
1 atm =1.01325×105 Pa = 760 mmHg③体积：气体分子运动时所能到达的空间。
单位立方米（m3）、升（L）2、热力学第零定律：如果两个热力学系统中的每一个都与第三个热力学系统处于热平衡，则这两个系统也必处于热平衡。
该定律表明：处于同一热平衡状态的所有热力学系统都具有一个共同的宏观特征，这一特征可以用一个状态参量来表示，这个状态参量既是温度。
3、平衡态：对于一个孤立系统（与外界不发生任何物质和能量的交换）而言，如果宏观性质在经过充分长的时间后保持不变，也就是系统的状态参量不再岁时间改变，则此时系统所处的状态称平衡态。
通常用p—V图上的一个点表示一个平衡态。
（理想概念）4、热力学过程：系统状态发生变化的整个历程，简称过程。
可分为：①准静态过程：过程中的每个中间态都无限接近于平衡态，是实际过程进行的无限缓慢的极限情况，可用p—V图上一条曲线表示。
②非准静态过程：中间状态为非平衡态的过程。
5、理想气体状态方程: 一定质量的气体处于平衡态时，三个状态参量P.V.T 存在一定的关系，即气体的状态方程()0,,=T V P f 。
理想气体p 、V 、T 关系状态方称222111T V P T V P =，设质量m ，摩尔质量M 的理想气体达标准状态，有 00000T V P M m T V P T PV m ==令00/T V P R m =,则有理想气体状体方程 RT M m PV =式中1131.8--⋅⋅=K mol J R ，为摩尔气体常量。
设一定理想气体的分子质量为m 0，分子数为N ，并以N A 表示阿伏伽德罗常数，可得T N R V N V RT m N Nm V RT M m p AA ===00 令k=R / N A =1.38×10-23J ·K -1，令n=N/V 为单位体积分子数，即分子数密度，则有nkT p =6、热力学第一定律： A E Q +∆=Q 表示相同与外界交换的热量，W 表示系统对外界所做的功，△E 表示内能的增量。
相应的符号规定：系统吸热时Q>0,放热时Q<0.；系统对外做功时，W>0, 外界对系统做功时，W<0; 系统内能增加时△E>0,内能减少时，△E<0。
既有上式表明，系统从外界吸收的热量，一部分用于增加自身的内能，另一部分用于对外做功，在状态变化过程中能量守恒。
对于微小过程而言，表达式可改写成：dW dE dQ +=（系统经历的过程必须为准静态过程）。
热力学第一定律还可以表述为：不可能制造出第一类永动机。
7、准静态过程中的热量、功、内能：①准静态过程中的功：系统对外所做的功在数值上p-V 曲线下的面积。
W=⎰21V V pdV （适用于任何准静态过程），当V 2＞V 1时，气体膨胀，系统对外做功，W ＞0;当V 2＜V 1时，气体被压缩，外界对气体做功，W ＜0; ②准静态过程中的热量：dTdQC =为系统在该过程中的热容，单位为J ·K -1.比热容：单位质量的热容，记作c ，单位J ·K -1·kg -1。
设系统的质量为m ，则有mc C =.一个质量为m,摩尔质量M 的系统，在某一微过程中吸收的热量为dT C Mm cMdT M m dQ m == 当温度从T 1升值T 2时，其吸收的热量为dT C Mm C m T T ⎰=21，式中M m /为物质的量，cM C m =称为摩尔热容，单位J ·mol -1·K -1 ，其定义式：⎪⎭⎫ ⎝⎛=dT dQ m M C m ，对微小过程dT C M m dQ m =。
定体摩尔热容：R i C m v 2,= 定压摩尔热容：R i C m p ⎪⎭⎫ ⎝⎛+=12, ③准静态过程中的内能变化：dT C Mm dE m V ,=()12,,1221T T C Mm dT C M m E E m V m V T T -==-⎰，代表了任何热力学过程内能增量与始末两状态的关系，又可表示为RdT i M m dE 2= 或 ()12122T T R i M m E E -=- 可见，理想气体的内能只是温度的单值函数。
8、热力学第一定律的应用①等体过程：恒量==VR M m T p ，由于dV=0，因此0==pdV dW ，即系统对外不做功。
故：()V p p i T T R i M m E Q V 12122)(2-=-=∆=。
②等压过程：==pR M m T V 恒量，对外做功 ()1212)(21T T R Mm V V p pdV W V V -=-==⎰，内能增量)(212T T R i M m E -=∆ 吸收热量：)()12()(2)()(12121212T T p i M m T T R i M m T T R M m W E E Q p -+=-+-=+-=或 ()()12,1212T T C M m V V p i Q m p p -=-⎪⎭⎫ ⎝⎛+= ③定体摩尔热容与定压摩尔热容的关系为R C C m v m p +=,,，即迈耶公式。
比热容比：i i C C m V mp 2,,+==γ④等温过程：==RT Mm pV 常量。
0=∆T ，故0=∆E 。
吸收热量T C Mm p p RT M m V V RT M m W Q m T T ∆====,1212ln ⑤绝热过程：状态变化中，系统与外界没有热量的交换，0=+∆=W E dQ 表示为W E -=∆即在绝热过程中，外界对系统所做的功全部用来增加系统的内能；或表示为W E =∆-即在绝热过程中，系统对外界做功只能凭借消耗自身的内能。
即，)(212T T R i M m E W Q --=∆-=。
绝热方程的几种表示方法:1C pV =γ 21C TV =-γ 31C TP r r =- 9、循环过程：是指系统经历了一系列变化以后，又回到原来状态的过程。
循环过程沿顺时针方向进行时，系统对外所做的净功为正，这样的循环称为正循环，能够实现正循环的机器称为热机。
循环过程沿逆时针方向进行时，系统对外所做的净功为负，这样的循环称为逆循环，能够实现正循环的机器称为制冷机。
特点：△E=0，由热力学第一定律得，吸收的热量-放出的热量=对外所做的功，W Q Q =-21①热机效率11121<-==Q Q Q W η ②制冷系数1222Q Q Q W Q e -== 10、卡诺循环：两个等温过程和两个绝热过程 卡诺循环效率121211T T Q Q -=-=η 卡诺循环制冷系数212212T T T Q Q Q e -=-=11、热力学第二定律：开尔文表述：不可能制造出这样的一种热机，它只从单一热源吸收热量，并将其完全转化为有用的功而不产生其他影响（热机转换的不可逆性）；克劳休斯指出：不可能把热从低温物体传到高温物体而不长生其他影响。
热量不可能自发的从低温物体传到高温物体（热传导的不可逆性）。
12、卡诺定理定理1：在相同的高温热源和相同的低温热源之间工作的一切可逆热机，其效率都相等，与工作物质无关。
即121T T -=η定理2：在相同的高温热源和相同的低温热源之间工作的一切可逆热机，其效率都小于可逆热机的效率，于是有121T T -≤η（可逆机取等号）。
气体动理论1、分子动理论基本观点：每个分子的运动遵从力学规律，而大量分子的热运动则遵从统计规律，这就是气体动理论的基本观点。
2、理想气体的微观模型：①气体分子的大小与气体分子之间的平均距离相比要小得多，因此可以忽略不计，可将理想气体分子看作质点；②除分子之间的瞬间碰撞以外，可以忽略分子之间的相互作用力，因此分子在相继两次碰撞之间作匀速直线运动；③分子间的相互碰撞以及分子与器壁的碰撞可以看作完全弹性碰撞。
/3、理想气体压强的统计意义：设体积为V 的长方体内，有某种理想气体，分子质量为N m 分子数为0，由于N 非常巨大，所以气体包含各种可能的分子速度，把相同速度的分子分为一组，分子数密度为∑ii i n n 显然分子数总密度为,,当气体处于平衡状态时，器壁上的压强处处相等，单个分子遵循力学规律，x 方向动量变化ix ixm p v 2-=∆，单个分子施于器壁的冲量ix m v 2，两次碰撞间隔时间ix x v 2，单位时间碰撞次数2x v ix 。
故单个分子单位时间施于器壁的冲量x m x v mv ix ix ix 22/2v =⋅。
则大量分子总冲量，即单位时间N个粒子对器壁总冲量2222x ix i ix i ix x Nm N x Nm x m x m v v v v i ===∑∑∑ 故器壁所受平均冲力2x x Nm F v =，压强2x xyz Nm yz F p v == 由 统计假设xyz N n =，2231v v =x ，且分子平均平动动能2k 21v m =ε 所以 k 32εn p = 。
道而顿分压定律：如果容器种有多种气体分子，则每种气体的压强由理想气体的压强公式确定，混合气体的压强应该等于每种气体分子组单独作用是时的压强总和。
数学表达式为...321+++=p p p p4、气体分子平均动能 nkT p =，k 32εn p = 得2k 21v m =ε=kT 23,气体温度的微观实质——气体温度标志着气体内部分子无规则热运动的剧烈程度，乃是气体分子平均平动动能大小的量度。
k k k 323232εεεN p nV p n p =⇒=⇒=5、能量均分定理在力学中，我们把确定一个物体在空间的位置所必需的独立坐标数目定义为物体的自由度。
单原子分子：质点，自由度3；双原子分子：刚性细杆，自由度5；多原子分子：刚体，自由度6。
在温度为T 的平衡态下，物质分子的每个自由度都具有相同的平均动能，其值为kT 21，则分子的平均动能可表示为：kT i2。