大学物理热力学教学活动课程教材
《大学物理下教学课件》热力学
节能技术
新能源开发
大气污染控制
废物处理与资源化
节能环保材料
热力学的在环境保护中的应用
通过热力学理论，实现对废物的有效处理和资源化利用，如焚烧、热解、气化等技术的研发和应用。
通过热力学理论，开发出各种节能环保材料，如保温隔热材料、环保涂料等，降低能耗和减少环境污染。
热力学理论在控制大气污染方面发挥了重要作用，如燃烧控制、烟气脱硫脱硝等技术的研发和应用。
05
热力学的实际应用
80%
80%
100%
热力学的在能源利用中的应用
热力学理论在能源转换和利用方面发挥了重要作用，如将热能转换为机械能、电能等，提高能源利用效率。
通过热力学理论，开发出各种节能技术，如热回收、余热利用等，降低能耗，节约能源。
热力学理论在新能源开发领域也发挥了重要作用，如太阳能、地热能等的利用，推动能源结构的优化和转型。
另一种表述是，不可能通过有限步骤将一个系统冷却到绝对零度。这表明达到绝对零度是一个不可实现的目标。
热力学第三定律的内容
热力学第三定律的证明
证明方法一
利用热力学第二定律和熵的性质，证明在绝对零度时，完美晶体的熵为零。
证明方法二
利用量子力学和能级的概念，证明完美晶体的能级在绝对零度时为零，从而证明熵为零。
要点一
要点二
详细描述
证明热力学第一定律的方法包括实验验证和逻辑推理。实验上，通过测量不同过程中系统能量的变化、热量和功的传递，可以验证热力学第一定律的正确性。逻辑上，热力学第一定律与能量守恒定律是一致的，因为能量不能凭空产生或消失，只能从一种形式转化为另一种形式。因此，热力学第一定律是能量守恒定律在热现象中的具体体现。
热力学的在工程设计中的应用
大学物理热力学教学课程资料
理想气体等温过 程：气体体积不 变温度不变压力 变化
理想气体绝热过 程：气体体积变 化温度变化压力 变化
热力学系统和外界影响
热力学系统：由一定数量的物质组成具有一定状态和性质 外界影响：包括温度、压力、体积、质量等物理量
热力学第一定律：能量守恒定律系统内能量变化等于外界对系统的做功和热传递之和
热力学第二定律：熵增原理系统自发过程总是向熵增的方向发展 热力学第三定律：绝对零度原理系统在绝对零度时熵为零能量最低
热力学第二定 律是自然界中 普遍存在的规 律对于理解自 然界的物理现 象和工程应用 具有重要意义。
热力学的应用和意义
热力学第一定 律：能量守恒 定律是自然界 的基本规律之 一广泛应用于 各种物理现象 的解释和预测。
热力学第二定 律：熵增原理 是自然界的基 本规律之一广 泛应用于各种 物理现象的解
释和预测。
热力学第一定律的应用广泛包括热机效率 的计算、热力学循环的分析等。
热力学第二定律
热力学第二定 律是热力学的 基本定律之一 描述了热量的 传递和转换规
律。
热力学第二定 律包括两个部 分：克劳修斯 表述和开尔文
表述。
克劳修斯表述： 热量不能从低 温物体传递到 高温物体而不 引起其他变化。
开尔文表述： 不可能从单一 热源吸收热量 并将之完全转 换为功而不引 起其他变化。
热力学的研究对象和方法
研究对象：热力学主要研究热力学系统包括气体、液体、固体等 研究方法：热力学主要采用实验和理论相结合的方法包括实验测量、理论推导、数值模拟等 研究内容：热力学主要研究热力学系统的状态、性质、变化规律等 研究意义：热力学在工程、物理、化学等领域具有广泛的应用价值如热机、制冷、热处理等
热力学的基本概念和定律
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
大学物理第6章热力学基础课件讲义
-------------------------------------------------------------------------------
外界对系统做的功为 dW, W
作功改变系统热力学状态的微观本质
碰撞 分子规则 运动的能量
分子无规则 运动的能量
功是系统与外界交换能量的量度
热力学第一定律
表明：系统从外界吸收的热量，一部分转化为系统 的内能，另一部分转化为系统对外所做的功。 热力学第一定律是包括热现象在内的能量转换与守 恒定律，适用于任何系统的任何过程。
-------------------------------------------------------------------------------
要改变一个热力学系统的状态，也即改变 其内能，有两种方法。 1.做功可以改变系统的状态
摩擦升温（机械功）、电加热（电功） 功是过程量 2. 热量传递可以改变系统的内能 热量是过程量 使系统的状态改变,传热和作功是等效的.
作功和传递热量均可作为内能变化的量度
-------------------------------------------------------------------------------
第6章 热力学基础
§6.1 热力学第一定律 §6.2 理想气体等值过程和绝热过程 §6.3 循环过程 §6.4 热力学第二定律 §6.5 熵 熵增加原理 §6.6 热力学第二定律的统计意义
玻尔兹曼熵
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大学物理学-热力学基础教案
授课章节 第8章 热力学基础教学目的掌握热力学第一定律意义，理想气体各过程的能、功和热量的分析计算．掌握循环过程的特征，并能计算热循环、致冷循环的效率和致冷系数．掌握热力学第二定律及意义，理解实际的宏观过程的不可逆性的意义．理解克劳修斯熵、熵增加原理，能进行熵变计算．了解玻耳兹曼关于熵与热力学概率的关系式。
教学重点、难点热力学第一定律及热力学第二定律、熵、熵增加原理教学内容 备注 §8.1 内能 功和热量 准静态过程一、内能 功和热量理想气体的内能为 RT iM M E mol 2气体内能是温度T 和气体体积V 的单值函数E ＝E(T ，V)． 理想气体的内能仅是温度的单值函数，即E ＝E(T) 改变内能的方式有作功和传递热量。
单位，焦耳J ．或卡(cal)热功当量 1 cal ＝4.18 J二、准静态过程1．准静态过程热力学系统从一个状态到另一个状态的变化过程称为热力学过程，简称过程．通常分为准静态过程和非静态过程．热力学系统从某一平衡态开始，经过一系列变化后到达另一平衡态．如果这过程中所有中间状态全都可以近似地看作平衡态，则这样的过程叫做准静态过程(或叫平衡过程)．2. 准静态过程曲线p-V 图上一个点代表一个平衡态，一条连续曲线代表一个准静态过程。
曲线的方程叫过程方程。
准静态过程三、准静态过程的功与热量1. 体积功的计算准静态过程中，功可定量计算．当气体作微小膨胀时，系统对外界作的元功pSdlFdldW==，若系统从初态Ⅰ经过一个准静态过程变化到终态Ⅱ，则系统对外界作的总功为⎰⎰∏I==21VVpdVdWW。
系统膨胀时，系统对外界作正功；系统压缩时，系统对外作负功或外界对系统作正功．2.体积功的图示系统在一个准静态过程中作的体积功，在p-V图上，为曲线下的面积。
3. 热量计算有两种方法(1) 热容量法，Q=)(TTCMMmmol-，式中mC为物质在某过程中的摩尔热容量。
(2)通过热力学第一定律计算过程中的热量。
大学热学教案
课程名称：热学授课对象：大学物理专业学生教学目标：1. 理解热学的基本概念和基本原理。
2. 掌握热力学第一定律和第二定律。
3. 能够运用热学知识解决实际问题。
4. 培养学生的科学思维能力和创新意识。
教学重点：1. 热力学第一定律和第二定律。
2. 热力学系统的状态方程和热力学势。
3. 热力学过程中的能量转换和守恒。
教学难点：1. 热力学第二定律的理解和应用。
2. 热力学势的物理意义和计算方法。
教学过程：一、导入1. 回顾高中物理中关于热学的知识，如热力学第一定律、比热容等。
2. 引出大学热学的概念和研究对象。
二、新课讲解1. 热力学第一定律- 介绍热力学第一定律的物理意义和数学表达式。
- 通过实例讲解如何运用热力学第一定律进行能量转换和守恒的计算。
2. 热力学第二定律- 介绍热力学第二定律的物理意义和克劳修斯表述、开尔文-普朗克表述。
- 通过实例讲解热力学第二定律的应用，如热机效率、制冷循环等。
3. 热力学势- 介绍内能、焓、自由能等热力学势的概念和物理意义。
- 讲解热力学势的计算方法和应用。
三、课堂练习1. 给出几个与热学相关的问题，让学生独立思考并解答。
2. 指导学生运用所学知识解决实际问题。
四、总结1. 回顾本节课所学内容，强调重点和难点。
2. 提醒学生课后复习，巩固所学知识。
五、作业布置1. 完成课后习题，巩固所学知识。
2. 预习下一节课的内容。
教学反思：1. 在教学过程中，注重启发式教学，引导学生主动思考，提高学生的参与度。
2. 结合实际案例，帮助学生理解抽象的热学概念，提高学生的应用能力。
3. 注重培养学生的科学思维能力和创新意识，为学生的未来发展奠定基础。
2024版大学物理课件新热力学基础课件
01孤立系统与外界既无能量交换也无物质交换的系统。
02封闭系统与外界有能量交换但无物质交换的系统。
03开放系统与外界既有能量交换又有物质交换的系统。
热力学系统及其分类热力学平衡态与状态参量热力学平衡态在不受外界影响的条件下，系统各部分的宏观性质长时间内不发生变化的状态。
状态参量描述系统状态的物理量，如体积、压强、温度等。
热力学第零定律如果两个系统与第三个系统各自处于热平衡，则两个系统之间也必定处于热平衡。
温度概念温度是表示物体冷热程度的物理量，是物体分子热运动平均动能的标志。
热力学第一定律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。
能量守恒在一个孤立系统中，不论发生何种变化或过程，其总能量始终保持不变。
热力学第二定律表述及意义热力学第二定律的两种表述开尔文表述和克劳修斯表述，分别阐述了不可能从单一热源吸热并完全转化为有用功而不引起其他变化，以及热量不可能自发地从低温物体传到高温物体。
热力学第二定律的意义揭示了自然界中宏观过程的方向性，指出了与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的。
熵增原理及熵判据应用熵增原理在孤立系统中，一切不可逆过程必然朝着熵增加的方向进行。
熵是系统无序程度的量度，熵增加意味着系统无序程度增加。
熵判据应用利用熵判据可以判断过程进行的方向和限度。
对于孤立系统，如果过程的熵变小于零，则过程不可能自发进行；如果过程的熵变大于零，则过程可以自发进行。
可逆过程与不可逆过程分析可逆过程系统经过某一过程从状态1变到状态2后，如果能使系统和环境都完全复原，则称该过程为可逆过程。
可逆过程是一种理想化的抽象过程。
不可逆过程在自然界中，一切实际宏观过程都是不可逆的。
不可逆过程具有方向性，不能自发地逆向进行。
热机效率及制冷系数计算热机效率热机是将热能转换为机械能的装置。
热机效率是指热机输出的机械能与输入的热能之比。
提高热机效率是热力学研究的重要课题之一。
大学物理热力学(课件)
三、热力学过程
系统的宏观状态随时间的变化过程称为热
力学过程，简称过程。
O
2
V
过程的发生必然导致平衡态的破坏——任何实际过程都无法在P-V
图上表示。
§4-1 热力学第一定律
准静态过程
系统在变化的过程中所经历的每 一中间状态都无限接近平衡态—— 准静态过程
一个准静态过程对应P-V图中一条曲线
说明：
P
1
-p V
dp -g p
dV Q
V
绝热线比等温线陡。
3、绝热过程方程的推导 对绝热过程，据热力学第一定律，有
dA -dE
即
pdV
-
M
CV
dT
(1)
对状态方程 pV M RT
两边微分得 pdV Vdp M RdT
(2)*
（1）/（2）式消去dT 得
pdV - CV pdV Vdp R
放出热量
§4-2 热力学第一定律对理想气体的应用
一、理论基础
（1）
pV M RT
（理想气体的共性）
dQ dE pdV 解决过程中能
（2） Q E V2 pdV 量转换的问题 V1
（3） E E(T ) （理想气体的状态函数）
（4） 各等值过程的特性 .
二、 等体过程
系统的内能。
说明： （1）系统的内能就是系统中所有分子的热运动能量和分子间 相互作用的势能的总和。 （2）内能的变化只决定于初末两个状态，与所经历的过程无 关，即内能是系统状态的单值函数,E=f(T、V)，是状态量。
（3）理想气体的内能E=f（T），
E M i RT
大学物理授课教案第六章热力学基础
第六章 热力学基础§6-1 内能 功 热量一、内能内能：物体中所有分子无规则运动动能+势能（分子振动势能、相互作用势能）。
内能E()V P E E ,= 真实气体： ()T V E E ,= ()P T E ,= （V P T ,,中有2个独立） 理想气体： ()PV i RT i M T E E 22===μ说明：⑴E 是状态的单值函数，由（V P T ,,）决定（V P T ,,中只有2个独立变量），⇒E 为态函数，其增量仅与始末二状态有关，而与过程无关。
⑵理想气体，()T E E =是温度的单值增加函数。
二、功与热量的等效性焦耳曾经用实验证明：如用做功和传热的方式使系统温度升高相同时，所传递的热量和所做的功总有一定的比例关系，即1卡热量=4.18焦耳的功可见，功与热量具有等效性。
由力学知道。
对系统做功，就是向系统传递能量，做功既然与传热等效，则向系统传热也意味着向系统传递能量。
结论：传递能量的两种方式 做功传热说明：做功与传热虽然有等效的一面，但本质上有着区别。
区别 做功：通过物体作宏观位移完成。
作用是机械运动与系统内分子无规则运动之间的转换。
从而改变内能。
传热：通过分子间相互作用完成。
作用是外界分子无规则热运动与系统内分子无规则热运动之间的转换。
从而改变了内能。
⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧§6-2 热力学第一定律一、热力学第一定律一般情况下，当系统状态发生变化时，作功和传热往往是同时存在的。
设有一系统，外界对它传热为Q ，使系统内能由21E E →，同时。
系统对外界又作功为W ，那么用数学式表示上述过程，有：()W E E Q +-=12 (6-1)上式即为热力学第一定律的数学表达式，它表明：系统吸收的热量，一部分用来增加内能，一部分用来对外作功。
对微小过程： dW dE dQ += (6-2) 说明：⑴热力学第一定律就是能量转化与守恒定律，它是自然界中的一个普遍规律。
它也可表述为“第一种永动机是不可能制造成功的。
大学物理学热学第2册教学设计
大学物理学热学第2册教学设计1. 引言大学物理学热学是物理学中的一门重要学科，它是关于物体温度、热量、热功、热力学第一、第二定律及其应用的基本理论，是研究物体热现象的基础。
本文以大学物理学热学第2册为基础，探讨教学设计中的一些关键问题。
2. 教学目标大学物理学热学第2册主要涵盖了等温、等压、等焓过程和热力学公式的推导等知识。
通过本课程的学习，学生应该掌握以下知识和技能：•理解热力学基本概念和基本定律；•熟练掌握热力学公式的应用；•能够运用热力学原理解决实际问题。
3. 教学内容3.1 热力学基本概念热力学是研究物质的热现象和热效应的科学，本节主要介绍热力学的基本概念和基本定律，包括：•状态、状态参量和过程；•热力学第一定律；•热力学第二定律。
3.2 热力学公式的应用本节主要介绍热力学公式的应用，包括：•等温过程；•等压过程；•等焓过程。
3.3 热力学循环本节主要介绍热力学循环相关的知识，包括：•卡诺循环；•柴油循环；•奥托循环；•斯特林循环。
4. 教学方法4.1 课堂讲授采用仪器展示、黑板板书等形式，具体包括：•在黑板上讲解各种热力学定律；•借助实验教具展示热力学现象；•让学生亲自操作实验仪器，进行实验。
4.2 报告演讲让学生自己编写热力学相关问题的文献报告和演讲，有助于学生更好地掌握热力学的基本原理和公式。
4.3 小组讨论在课堂讲授结束后，安排一定的小组讨论时间，让学生彼此交流讨论。
5. 教学评价评价方法主要采用能力综合评价和过程评价，包括课堂表现、考试成绩、作业质量以及课外实践表现等。
6. 结语通过对大学物理学热学第2册教学设计的探讨，可以让学生更好地掌握热力学的基本理论和公式，提升学生的物理素养和实际应用能力。
2024年大学物理热力学基础教案
大学物理热力学基础教案教案大学物理热力学基础一、教学目标1.让学生了解热力学的基本概念、原理和定律，理解热力学系统的性质和变化规律。
2.培养学生运用热力学知识分析和解决实际问题的能力。
3.培养学生的科学思维和创新意识，提高学生的科学素养。
二、教学内容1.热力学第一定律：能量守恒定律在热力学系统中的体现，理解内能、热量和功的概念，掌握热力学第一定律的表达式和运用。
2.热力学第二定律：理解热力学第二定律的两种表述，掌握熵的概念和性质，了解可逆过程和不可逆过程的特点。
3.热力学第三定律：了解热力学第三定律的内容，理解绝对零度的概念。
4.热力学势：掌握内能、焓、自由能和吉布斯自由能的概念和运用，了解热力学势在分析热力学系统变化中的应用。
5.相变和相平衡：理解相变的概念，掌握相平衡条件和相图的分析方法。
6.热力学统计物理基础：了解热力学与统计物理的关系，理解微观态和宏观态的概念，掌握统计物理的基本方法。
三、教学安排1.热力学第一定律：2学时2.热力学第二定律：2学时3.热力学第三定律：1学时4.热力学势：2学时5.相变和相平衡：2学时6.热力学统计物理基础：2学时四、教学方法1.讲授法：讲解热力学的基本概念、原理和定律，阐述热力学系统的性质和变化规律。
2.案例分析法：通过分析实际案例，让学生了解热力学知识在实际问题中的应用。
3.讨论法：针对热力学中的重点和难点问题，组织学生进行课堂讨论，培养学生的科学思维和创新意识。
4.实验法：结合实验课程，让学生亲自动手进行热力学实验，加深对热力学知识的理解和运用。
五、教学评价1.课堂表现：考察学生在课堂上的参与程度、提问和回答问题的积极性。
2.课后作业：布置适量的课后作业，检查学生对课堂知识的掌握程度。
3.期中考试：检验学生对热力学知识的理解和运用能力。
4.期末考试：全面评估学生对热力学知识的掌握程度，以及分析问题和解决问题的能力。
六、教学资源1.教材：《热力学与统计物理》（高等教育出版社）2.参考文献：《大学物理》、《物理学报》等相关期刊和书籍。
大学物理热力学基础教案共104页
14
QΔEA 热力学第一定律的数学表示。 式中各量应该用同一单位，在国际单位制中， 它们都以焦耳为单位。 热力学第一定律说明：外界对系统传递的热量，一部 分使系统的内能增加，一部分用于系统对外界作功。
热力学第一定律就是包括热现象 在内的能量的守恒与转化定律。
实验基础之一：焦耳热功单量实验
焦耳在做热功当量实验
1
热力学基本原理
对热运动研究
宏观
实验与逻辑推理
热力学
从能量的观点出发，运用逻辑推理的 方法，分析研究物质状态变化过程中热、 功转换的关系和条件问题。
2
§1 热力学第一定律 1.热力学过程 热力学系统：在热力学中，一般把所研究的物体 或物体组称为热力学系统，简称系统。 热力学研究的对象 热力学系统. 它包含极大量的分子、原子。以阿佛加德罗常数
非平衡态
接近平衡态
只有过程进行得无限缓慢，每个中间态才可看作是平衡态。所以，实 际过程仅当进行得无限缓慢时才可看作是准静态过程。
怎样算“无限缓慢” 准静态过程的条件
弛豫时间 :由非平衡态到平衡态所需的时间. 准静态过程的条件: T过程 >>
5
例1:实际气缸的压缩过程可看作是准静态过程。
气缸内处于平衡态的气体受到压缩后再达到平衡态所需的 时间，即弛豫时间，大约是10-3秒或更小， 实际内燃机气缸内经历一次压缩的时间大约 是10-2秒。理论上作初步研究时，也把它当 成准静态过程处理。
国际单位制正在世界各国普及，采用统 一的国际单位制已是大势所趋。国际单位制 规定，功、能和热量一律使用焦耳为单位。
13
3.热力学第一定律 对于任一过程
QEA
符号规定: Q > 0 系统吸热.
E > 0 系统内能增加.
大学物理《热力学基础》课件
大学物理《热力学基础》课件一、教学内容1. 热力学基本概念：温度、热量、内能、熵等；2. 热力学第一定律：能量守恒定律，做功和热传递在能量传递中的作用；3. 热力学第二定律：熵增原理，热力学过程的可逆性与不可逆性；4. 热力学第三定律：绝对零度的概念，熵与温度的关系；5. 热力学基本方程：态函数、状态变化的基本规律。
二、教学目标1. 掌握热力学基本概念，理解温度、热量、内能、熵等物理量的意义；2. 掌握热力学第一定律，了解做功和热传递在能量传递中的作用；3. 理解热力学第二定律，认识熵增原理及其在实际应用中的重要性；4. 掌握热力学第三定律，了解绝对零度的概念及其对热力学的影响；5. 熟练运用热力学基本方程，分析实际热力学问题。
三、教学难点与重点重点：热力学基本概念、热力学第一定律、热力学第二定律、热力学第三定律、热力学基本方程；难点：熵增原理的理解，热力学过程的可逆性与不可逆性，绝对零度的概念及应用。
四、教具与学具准备1. 教具：黑板、粉笔、多媒体课件；2. 学具：笔记本、笔、计算器。
五、教学过程1. 实践情景引入：通过讨论日常生活中的热现象，如热水沸腾、冰块融化等，引导学生思考热力学基本问题；2. 讲解热力学基本概念：温度、热量、内能、熵等，结合实例进行解释；3. 讲解热力学第一定律：能量守恒定律，通过示例分析做功和热传递在能量传递中的作用；4. 讲解热力学第二定律：熵增原理，讨论热力学过程的可逆性与不可逆性，结合实际例子阐述其重要性；5. 讲解热力学第三定律：绝对零度的概念，分析熵与温度的关系；6. 讲解热力学基本方程：态函数、状态变化的基本规律，通过例题展示如何运用热力学基本方程分析实际问题；7. 随堂练习：布置几道有关热力学基本概念、定律和方程的题目，让学生现场解答，教师点评并讲解；8. 课堂小结：回顾本节课的主要内容，强调热力学基本概念、定律和方程的重要性。
六、板书设计1. 热力学基本概念：温度、热量、内能、熵等；2. 热力学第一定律：能量守恒定律，做功和热传递在能量传递中的作用；3. 热力学第二定律：熵增原理，热力学过程的可逆性与不可逆性；4. 热力学第三定律：绝对零度的概念，熵与温度的关系；5. 热力学基本方程：态函数、状态变化的基本规律。
大学物理热力学基础教案
一、大学物理热力学基础教案二、章节名称：第一章热力学基本概念三、教学目标：1. 理解热力学系统的定义和分类。
2. 掌握温度、热量和内能的概念及其相互关系。
3. 理解状态量和状态方程的含义。
4. 掌握热力学第一定律的表达式及应用。
四、教学内容：1. 热力学系统的定义和分类。
2. 温度、热量和内能的概念及其相互关系。
3. 状态量和状态方程的含义。
4. 热力学第一定律的表达式及应用。
五、教学方法：1. 采用多媒体课件进行讲解，结合实例进行阐述。
2. 引导学生通过思考、讨论和实验来加深对热力学基本概念的理解。
3. 利用课后习题和小组讨论巩固所学知识。
六、教学评估：1. 课堂提问和讨论，了解学生对热力学基本概念的理解程度。
2. 课后习题，检查学生对热力学第一定律的应用能力。
3. 小组讨论，评估学生在团队合作中解决问题的能力。
七、教学资源：1. 多媒体课件。
2. 教材《大学物理》。
3. 课后习题和案例分析。
八、教学步骤：1. 引入热力学系统的概念，引导学生思考热力学系统的基本特征。
2. 讲解温度、热量和内能的概念，并通过实例阐述它们之间的关系。
3. 介绍状态量和状态方程的含义，引导学生理解状态方程的重要性。
4. 讲解热力学第一定律的表达式，并结合实例进行解释和应用。
九、课堂练习：1. 选择题：判断题和填空题，考察学生对热力学基本概念的理解。
2. 计算题：应用热力学第一定律解决实际问题。
十、课后作业：1. 阅读教材，加深对热力学基本概念的理解。
2. 完成课后习题，巩固所学知识。
3. 参与小组讨论，共同解决问题。
六、大学物理热力学基础教案七、章节名称：第二章热力学第一定律八、教学目标：1. 掌握热力学第一定律的表述和数学形式。
2. 理解能量守恒定律在热力学中的应用。
3. 学会运用热力学第一定律解决实际问题。
九、教学内容：1. 热力学第一定律的表述和数学形式。
2. 能量守恒定律在热力学中的应用。
3. 运用热力学第一定律解决实际问题。
大学物理热力学基础教案
课程名称：大学物理授课对象：本科生课时安排：2课时教学目标：1. 理解热力学第一定律和第二定律的基本概念。
2. 掌握热力学基本方程及其应用。
3. 理解熵的概念及其在热力学过程中的作用。
4. 培养学生分析解决实际问题的能力。
教学内容：一、热力学第一定律1. 热力学第一定律的表述及物理意义。
2. 内能、热量和功之间的关系。
3. 热力学第一定律的数学表达式。
二、热力学第二定律1. 热力学第二定律的表述及物理意义。
2. 熵的概念及其在热力学过程中的作用。
3. 熵增原理。
三、热力学基本方程1. 热力学基本方程的推导。
2. 热力学基本方程的应用。
教学过程：第一课时一、导入1. 回顾热力学第一定律和第二定律的基本概念。
2. 提出本节课的学习目标。
二、讲授新课1. 热力学第一定律（1）热力学第一定律的表述及物理意义。
（2）内能、热量和功之间的关系。
（3）热力学第一定律的数学表达式。
2. 热力学第二定律（1）热力学第二定律的表述及物理意义。
（2）熵的概念及其在热力学过程中的作用。
（3）熵增原理。
三、课堂练习1. 计算一个理想气体在等温过程中，体积增加一倍时的温度变化。
2. 计算一个理想气体在等压过程中，体积增加一倍时的温度变化。
3. 计算一个理想气体在绝热过程中，体积增加一倍时的温度变化。
四、总结1. 回顾本节课所学内容。
2. 强调热力学第一定律和第二定律的重要性。
第二课时一、导入1. 回顾上一节课所学内容。
2. 提出本节课的学习目标。
二、讲授新课1. 热力学基本方程（1）热力学基本方程的推导。
（2）热力学基本方程的应用。
三、课堂练习1. 利用热力学基本方程，计算一个理想气体在等温过程中，体积增加一倍时的温度变化。
2. 利用热力学基本方程，计算一个理想气体在等压过程中，体积增加一倍时的温度变化。
3. 利用热力学基本方程，计算一个理想气体在绝热过程中，体积增加一倍时的温度变化。
四、总结1. 回顾本节课所学内容。
2. 强调热力学基本方程在实际问题中的应用。
《大学物理热学》课件
欢迎来到《大学物理热学》PPT课件！本课程将带你领略热力学的奥秘和应 用，从基础概念到循环过程、热传导和热辐射，让你轻松掌握热学的精髓。Biblioteka 课程介绍1 课程概述
学习热力学的基本概念和原理。
3 教材与参考资料
推荐教材和相关学习资料。
2 学习目标
掌握热力学的基本知识和解题技巧。
热泵和制冷机
了解热泵和制冷机的工作原 理及其在实际应用中的重要 性。
热传导和热辐射
热传导
探索热量在固体和液体中 通过传导方式的传递规律。
热辐射
研究热量通过辐射方式的 传递特点和基本原理。
热传导和热辐射的应 用
了解热传导和热辐射在实 际生活和工程中的应用。
热力学系统与状态
热力学系统概念
理解热力学系统的定义和分类。
热力学状态方程
掌握描述热力学状态的数学方程。
热力学基础
1
热力学第一定律
能量守恒的基本原理，理解能量转化和守恒的过程。
2
热力学第二定律
热力学过程中不可逆性和熵增的概念。
3
热量与功
学习热量和功的概念及其在热力学中的应用。
热力学循环
开系热力学循环
分析开放系统中的热力学循 环，探讨能量传递和转化的 规律。
闭系热力学循环
研究封闭系统中的热力学循 环，深入理解热量和功的关 系。
2024年大学物理热力学(课件)-(含多场景)
大学物理热力学(课件)-(含多场景)大学物理热力学课件一、引言热力学是研究物质系统在温度、压力、体积等热力学参数变化时的宏观性质和行为的科学。
大学物理热力学课程旨在帮助学生理解热力学的基本概念、基本定律和基本方法，培养学生运用热力学知识解决实际问题的能力。
本课件将围绕热力学的基本原理、热力学第一定律、热力学第二定律、热力学第三定律和热力学状态方程等内容进行讲解。
二、热力学基本原理1.系综理论：热力学研究的是大量粒子的统计行为，系综理论是描述这些粒子行为的数学工具。
系综理论将系统划分为三个系综：微观系综、宏观系综和热力学系综。
2.状态量与过程量：热力学中，状态量是描述系统宏观状态的物理量，如温度、压力、体积等；过程量是描述系统在过程中变化的物理量，如热量、功等。
3.状态方程：状态方程是描述系统状态量之间关系的方程，常见的状态方程有理想气体状态方程、范德瓦尔斯方程等。
三、热力学第一定律1.定义：热力学第一定律是能量守恒定律在热力学领域的具体表现，表述为系统内能的增量等于热量与功的代数和。
2.表达式：ΔU=QW，其中ΔU表示系统内能的增量，Q表示系统吸收的热量，W表示系统对外做的功。
3.应用：热力学第一定律可以用于分析热力学过程中的能量转换和传递，如热机、制冷机等。
四、热力学第二定律1.定义：热力学第二定律是描述自然过程方向性的定律，表述为热量不能自发地从低温物体传递到高温物体。
2.表达式：ΔS≥0，其中ΔS表示系统熵的增量，熵是衡量系统无序程度的物理量。
3.应用：热力学第二定律可以用于分析热力学过程的可行性，如热机效率、制冷循环等。
五、热力学第三定律1.定义：热力学第三定律是描述绝对零度附近物质性质的特殊规律，表述为在绝对零度附近，完美晶体的熵趋于零。
2.表达式：S→0asT→0，其中S表示熵，T表示温度。
3.应用：热力学第三定律为低温物理学和制冷技术提供了理论依据。
六、热力学状态方程1.理想气体状态方程：pV=nRT，其中p表示压力，V表示体积，n表示物质的量，R表示理想气体常数，T表示温度。
大学物理热学基础教案人教版
课程名称：大学物理授课对象：本科生课时：2课时教学目标：1. 理解热力学第一定律的基本概念，掌握其数学表达式。
2. 理解热力学第二定律的内涵，掌握其克劳修斯表述和开尔文-普朗克表述。
3. 掌握理想气体的状态方程及其应用。
4. 理解理想气体的内能和温度的关系。
教学重点：1. 热力学第一定律的应用。
2. 热力学第二定律的表述。
3. 理想气体的状态方程和内能。
教学难点：1. 热力学第一定律中能量守恒的理解。
2. 热力学第二定律在不同条件下的应用。
教学过程：第一课时一、导入1. 通过展示一些生活中的实例，如热水袋、空调等，引出热学的基本概念。
2. 提问：如何描述热量的传递？如何理解热量与温度的关系？二、讲授新课1. 热力学第一定律- 定义热量、内能、功的概念。
- 介绍热力学第一定律的基本内容：能量守恒。
- 推导热力学第一定律的数学表达式：ΔU = Q - W。
- 通过实例讲解如何应用热力学第一定律。
2. 热力学第二定律- 介绍克劳修斯表述和开尔文-普朗克表述。
- 解释熵的概念，以及熵增原理。
- 讨论热力学第二定律在实际中的应用。
三、课堂练习1. 给定一个热力学过程，要求学生计算内能变化、热量和功。
2. 让学生讨论如何根据热力学第二定律判断一个热机是否为可逆热机。
四、总结1. 回顾本节课所学内容，强调热力学第一定律和热力学第二定律的重要性。
2. 提醒学生在生活中注意能量守恒和熵增原理的应用。
第二课时一、复习1. 回顾上节课所学内容，提问学生关于热力学第一定律和热力学第二定律的问题。
2. 让学生举例说明能量守恒和熵增原理在生活中的应用。
二、讲授新课1. 理想气体的状态方程- 介绍理想气体的基本假设。
- 推导理想气体的状态方程：PV = nRT。
- 讲解状态方程中的各个物理量的含义。
2. 理想气体的内能- 解释内能的概念。
- 推导理想气体的内能公式：U = (3/2)nRT。
- 讨论温度与内能的关系。
三、课堂练习1. 给定理想气体的状态方程，要求学生计算气体的压强、体积和温度。
大学物理热力学教学
30
例：有bmol理想气体，其定容摩尔热容为3R/2， 若按如图所示的无摩擦准静态过程由C状态变到 Z状态，求它对外所做的功和吸收的热量。
E
M
CV T
Q A
准静态过程 A：
非静态过程
等体
Q
M
CV T
Q：
等压
Q
M
CpT
绝热 Q = 0
V2
A pdV
V1
AQE
或QEA
等温（准静态）
Q A pVlnV2
V1
27
练习1 理想气体的下列过程，哪些是不可能发生的？
(1) 等体加热，内能减少，压强升高 (2) 等温压缩，压强升高，同时吸热 (3) 等压压缩，内能增加，同时吸热 (4) 绝热压缩，压强升高，内能增加
CV
3R12.5Jmol-1K-1 2
CV
(MQT)dV0
(MET)dV02i RCV
5R20.8Jmol-1K1 2
CV 62R24.9Jmol-116K1
二、等压过程 ( dp = 0 p = C)
p
（1） 过程方程
V 常数 T
盖.吕萨克定律
（2）热力学第一定律的具体形式
p
o V1
V2
V
V2
在绝热过程中，外界对系统所做的功 仅取决于系统的初、末状态。
8
2、系统的内能 热量 （1）系统内能 E
广义： 系统内所有粒子各种能量总和。 包括平动、转动、振动能量、化学能、原子能、核能...等， 但不包括系统整体运动的机械能。
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第一类永动机：系统不断经历状态变化回到初态， 不消耗内能，不从外界吸热，只对外做功。
即： E 0
A
Q0
A0
E
违反热力学第一定律
第二节 热力学第一定律的应用
dV 0 等体过程
等值过程 dp 0 等压过程
绝热过程
dT 0 等温过程
dQ 0
一、等容过程（ dV = 0 ，V = C )
dA Fdl pSdl pdV
A V2 pdV 注意：非静态
V1
过程不适用
示功图： p - V 图上过程曲线下的面积
结论：在准
dA
静态过程中，
系统对外做
的功在数值
上等于P-V图
上过程曲线
下方的面积。
dV 0 A 0 dV 0 A 0 dV 0 A 0
思考： 是否 V2 V1
热量的传递称为传热。传热有三种方式：
热传导、对流、热辐射。
Q cM (T2 T1) cMT c 物质的比热容
摩尔热容：1摩尔物质在某一过程中温度变化1K时，
吸收或放出的热量。
摩尔热容：C c Q
注意：热量也是过程量
M T2
T1
C dT
M
C
T
等体摩尔热容：1摩尔理想气体在等容过程中温度变化
V2
V
（2）热力学第一定律的具体形式
V2
M
A pdV
V1
p(V2 V1)
RT
Q
M
C pT
Q pV E
E
M
CV T
（3）等压摩尔热容
由 Q M C T M iR T M RT
p
2
C p
(
Q M T
) dP0
i
2 2
R
C V
R
C p
5 2
实现
能量转换
机械 运动
热运动
量度 A
与温差相联系
热传递 通过分子碰撞实现 热运动 热运动 Q
在系统状态变化过程中，A、Q、△E之 间满足一定数量关系
这种关系就是包含热运动和机械运动范围的能量守恒与转 化定律 热力学第一定律
3 热力学第一定律
（1） 热力学第一定律的数学形式
Q (E E ) A
2
1
微变过程： dQ dE dA
准静态过程：dQ dE PdV
理想气体：
dQ M i RdT PdV
2
系统从外界吸收热量时,Q 0,反之Q 0
系统对外界作功时, A 0,反之A 0
系统的内能增加时 , E2 E1 0,反之E2 E1 0
(2) 物理意义：
热力学第一定律是涉及热运动和机械运动的能量 转换和守恒定律。
p
p2
（1） 过程方程
p1
P 常数 查理定律 T
O
2( p2,V ,T2 )
1( p1,V ,T1)
V
V
（2） 热力学第一定律的具体形式
V2
A pdV 0
吸热全部用于增加内能：
V1
M
Q CV T
E
Q
M
CV T
E M i RT
注意： E M iR T
2
2
适用于一切过程
（3）等体摩尔热容
同 学 们 好
第三章 热力学基础
结构框图
热力学系统 内能变化的
两种量度
功 热量
热力学
应用
第一定律 （理想气体）
等值过程 绝热过程
热力学 第二定律
（对热机效率 的研究）
循环过程 卡诺循环
第一节 热力学第一定律
一、热力学系统 外界
大量粒子组成的宏观、有限的体系。 与热力学系统比邻的周围环境称为外界。
开放系统 与外界有 m、E 交换
系统 封闭系统 与外界有 E 交换，无 m 交换
孤立系统 与外界无 E、m 交换
例
开放系统
封闭系统
绝 热
孤立系统
热力学：研究热力学系统的状态及其变化的规律。
二、状态参量 平衡态
1. 描述系统宏观性质的物理量：p、T、V、E ...
广延量 m, 有可加性， 如 V、E
强度量 无可加性，如 p、T
平衡态：无外界影响时，孤立系统的宏观性质不随时 间变化的状态，称为热力学平衡态。此时，状态参量 有确定的值。
（1）平衡态是一种理想模型，包括（力学、热学、化学）平衡 （2）平衡态和稳衡态
平衡态：孤立系统，无外界影响，状态不变 稳衡态：非孤立系统，受外界影响，状态不变，是非平衡态
CV
3 2
R
12.5 J mol-1 K-1
CV
(
Q M T
)dV 0
(
E M T
)dV 0
i 2
R
CV
5 2
R
20.8 J mol-1 K1
CV
6 2
R
24.9
J mol-1 K1
二、等压过程 ( dp = 0 p = C)
p
（1） 过程方程
p
V 常数 盖.吕萨克定律
T
o V1
理想气体
E
M
iபைடு நூலகம்2
RT
其中i:
R
: 理想气体摩尔质量 理想气体分子的自由度 : 理想气体普适恒量
T : 理想气体绝对温度
① 内能 E 是状态函数
内能变化 △E 只与初末状态
有关，与所经过的过程无关，
可以在初、末态间任选最简便
的过程进行计算。 ② 改变内能的方式 （2） 热量的计算
做功 热传递
热量：物体间由于温度差别而转移的能量
三、准静态过程
1.准静态过程
热力学系统的状态随时间变化的过程叫做热力学过程，简 称过程。按平衡性质分，热力学过程可分为：
准静态过程： 初态、末态及中间态无限接近平衡态 的过程。这是一种进行得非常缓慢的 过程（判据：弛豫时间）。
非静态过程：至少有一个态是非平衡态的过程。
2.准静态过程的功
F pS
1K时，吸收或放出的热量。（无相变和化学反应）
C CV
Q
T2 T1
M
CV dT
M
CV
T
等压摩尔热容：1摩尔理想气体在等压过程中温度变
化1K时，吸收或放出的热量。（无相变和化学反应）
C CP
Q
T2 T1
M
CPdT
M
CP
T
3. A 与 Q 比较
改变E的
方式
特点
与宏观位移相联系
做功 通过非保守力做功
在绝热过程中，外 界对系统所做的功仅取 决于系统的初、末状态。
2、系统的内能 热量 （1）系统内能 E
广义： 系统内所有粒子各种能量总和。 包括平动、转动、振动能量、化学能、原子能、
核能...等但，不包括系统整体运动的机械能。 狭义：所有分子热运动能量和分子间相互作用势能。
实际气体 E E(T ,V ) M : 理想气体质量
p
则由1 2的任何过程A 0 ?
注意：功是过程量
过程不同，曲线下面积不同
（可正、可负、可零）
o
V
四、热力学第一定律 1.焦耳实验
如果一个系统经过一个过程， 其状态的变化完全由于 机械的或电磁的作用，则称此过程为绝热过程。在绝热过 程中外界对系统所做的功称为绝热功。 焦耳实验结果表明： 用各种不同的绝热过程使物体升高一定的温度， 所需的功 在实验误差范围内是相等的， 如图所示。