95物理学概论第七热学
高中物理竞赛课件 第七章 热力学基础 (共67张PPT)
dT=0；PV=C dQ=0；PVr=C ΔE=0； Q1-Q2=A净
PVn=C；n=0，1，，
第二定律开氏表述
m Q C T M
第二定律克氏表述
5
等体过程
热 力 学 第 一 定 律 的 应 用 等压过程 摩尔热容 多方过程
等温过程
绝热过程
热 力 学
热力学 第一定律
热机效率
循环过程 致冷系数
m Q C T M
卡诺 热力学第二定律 循环 卡诺热机效率 卡诺致冷系数
6
§7. 1 热力学第一定律
一、关于热力学的一些基本概念 1. 热力学系统（热力学研究对象，简称系统）
1。开放系统：系统与外界既有能量传递，又有质量传递的系统。 2。孤立系统：系统与外界既没能量传递，又没质量传递的系统。 3。封闭系统：系统与外界只有能量传递，没有质量传递的系统。 （a）一般系统：与外界既有功又有热量的传递 （b）透热系统：与外界没有功的交换但有热量的传递 （c）绝热系统：与外界没有热量的传递但有功的交换
11
注意： 1.Q是一个过程量 2.正负号的规定:
Q = E2 E1+ A
Q 0 (系统吸热); Q 0 (系统放热) A 0 (系统对外作功 ); A 0 (外界对系统作功 ) E 0 (系统内能增加 ); E 0 (系统内能减少 )
3.热力学第一定律适用于任何系统的任何过程 （包括非静态过程） 4.对于准静态过程热力学第一定律可表达为：
等体过程
等压过程 摩尔热容 多方过程
等温过程
绝热过程
热机效率
循环过程 致冷系数
卡诺 热力学第二定律 循环 卡诺热机效率 卡诺致冷系数
4
热 力 学 第 热 一 Q= Δ E + A 力 定 学 律 的 应 V A PdV 用 V
电子课件-《物理(第六版)》-A01-4120 第 7 章 热学知识
一、晶体 非晶体
固体可分为晶体和非晶体两类。常见的固态物质中， 石英、云母、食盐、糖、味精等都是晶体，玻璃、松香、 橡胶、沥青等都是非晶体。
第 7 章 热学知识
晶体具有规则的几何形状。如图所示，食盐晶体为立 方体，石英晶体中部呈六棱柱，两头呈六棱锥，明矾晶体 为正八面体。
四、液晶
一些有机化合物在一定温度下呈现出介于固体和液体 之间的中间状态。这种状态下的物质，一方面像液体，具 有流动性；另一方面又像晶体，分子在特定方向排列整齐 ，显示各向异性。人们把这种物质的状态叫作液晶态，把 处于这种状态下的物质叫作液晶。
第 7 章 热学知识
如图所示为固态、液晶态、液态的分子排列示意图。
第 7 章 热学知识
若外界对物体做功，W>0，W 取正号；物体对外界做 功，W<0，W 取负号。
若物体从外界吸热，Q>0，Q 取正号；物体向外界放 热，Q<0，Q取负号。
若物体内能增加，ΔU>0，ΔU 取正号；物体内能减小 ，ΔU<0，ΔU 取负号。
第 7 章 热学知识
三、能量守恒定律
热力学第一定律告诉我们，做功和热传递提供给物体 多少能量，物体内能就增加多少，能量在转化过程中守恒 。
第 7 章 热学知识
要确定物体的温度高低，必须有一个标准，即温标。 常见的温标有两种：摄氏温标和热力学温标。
摄氏温度用t 表示，单位是℃（摄氏度）；热力学温度 用T 表示，单位是K（开尔文），它是国际单位制中的七 个基本量之一。
热力学温度和摄氏温度之间的数量关系是 T=t+273
例如，摄氏温度为t=0℃，用热力学温度表示为T=273 K；热力学温度为T=0 K，用摄氏温度表示为t=-273℃。
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
2024/1/25
25
潜热和显热计算
潜热计算
潜热是指在相变过程中，物质吸收或放出的 热量，但不引起物质温度的变化。潜热的计 算通常通过克拉珀龙方程或查表法进行。
显热计算
显热是指物质在温度变化时吸收或放出的热 量，它会引起物质温度的变化。显热的计算 可以通过比热容和温度变化量来计算。
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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。
材料的导热性能、流体的流动状态、温度分布、表面辐射特性 等。
电子设备散热设计、建筑物节能设计、航空航天器热控制等。
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04
热力学循环与制冷技术
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卡诺循环及其效率
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卡诺循环定义
卡诺循环是一种理想的可逆热力学循环，由两个等温过程 和两个绝热过程组成。
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。
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02
理想气体性质及应用
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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。
30
热力发电站工作原理
01 02 03
燃烧系统
热力发电站的燃烧系统主要由锅炉、燃烧器和燃料等组成 。燃料在燃烧器中燃烧产生高温高压的烟气，烟气通过锅 炉受热面将热量传递给锅炉中的水，使水加热变成高温高 压的蒸汽。
汽水系统
高温高压的蒸汽通过管道进入汽轮机，驱动汽轮机旋转做 功。做功后的蒸汽温度降低、压力减小，变成乏汽排入凝 汽器。在凝汽器中，乏汽被冷却水冷却凝结成水，然后通 过给水泵将水再次送入锅炉中加热循环使用。
(大学物理)第七章热力学基础2-3
Vc 3V0
Ⅰ III
PT 0V 00 9P0 T3cV0 Tc 2T 70
a(P0V0T0)
V
Q IC vT b-T a23R9T0-T012R0T
PV m RT M
Q Q IIII IC A PT cΔ-T Eb V aP52R dV 2C T 70v-T9aT-0Tc4R 5 0T
PV T
mR M
期末通知
一、考试时间： 6月29日 （周四）下午 1：30~3：30
二、答疑时间： 6月28日 （周三）下午 1：30 ~ 4：30 晚上 6：30 ~ 9：00 6月29日 （周四）上午 8：30~10：00
地点 实验二楼105室
三、一页开卷的说明： （1）只能用本纸 （2）只能手写，不能打印和复印。
M
V1
(P1V1P2V2)
RT ln P1 P2
p
p1 .I
过程方程：PV=RT=常量 P-V图一条双曲线，称为等温线
p 2
.II
o V1
V2 V
4、绝热过程（adiabatic process） 特点：dQ=0
绝热套
A E0
A-E-M mCVT2-T1
PdV-M mCVdT
PdVVdPmRdT
V2 V
第二节 热力学第一定律对理想气体的应用
绝热线和等温线:
绝热过程曲线的斜率
p
T 常量
Q0
p A papT A C
B
pV 常量
pV - 1dVVdp0
(ddVp)a
-
pA VA
等温过程曲线的斜率
o V A V V B V
绝热线的斜率大于等温 线的斜率.
pV常量
大学物理第7章
第一节 热力学第一定律
（2）热容.对物体加热使物体的温度改变时， 往往需要进行热量的计算.物体吸收热量的多少取 决于什么因素呢？实验表明，物体吸收的热量与 物体的质量和温度的变化量成正比.但是，质量相 等的不同物质，升高相同的温度，吸收的热量一 般是不相等的.为了描述各种物质的吸热能力，人 们引入热容的概念.
第一节 热力学第一定律
2. 功
外界对系统做功是引起系统状态变化的基本方式之一.例如， 活塞压缩气体，活塞对气体做功，气体的状态发生变化.
在力学中，人们把功定义为力与位移这两个矢量的标积，即 dW=F·dr．外力对物体做功的结果会使物体的状态发生变化，在 做功的过程中，它们之间有能量的交换.在热力学中，功的概念要 广泛得多.
根据热力学第一定律可得dqvde77上式考虑对亍气体仍状态变化到状态的有限过程则有qve78根据定体摩尔热容的定义即式73可求出mol理想气体在等体过程中温度升高dt时吸收的热量为dqvcvmdt79将式79代入式77可得decvmdt710第一节热力学第一定律第一节热力学第一定律应该注意虽然式712是由等体过程推导出来的但它丌仅适用亍等体过程而且是计算仸何过程中理想气体内能变化的通用公式
第一节 热力学第一定律
图7- 2 准静态过程
第一节 热力学第一定律
3. 热量与热容
（1）热量.实践经验表明，热力学系统相互作用的 另一种方式是热传递.两个温度不同的系统相互接触后， 热的系统要变冷，冷的系统要变热，最后达到热平衡而 具有相同的温度.这种系统间由于热相互作用(或者说由于 温度差)而传递的能量称为热量，一般用Q来表示.
能的减小来对外界做功；或者外界对系统做功，增加系统的内能，然后
第七章热力学1大学物理PPT课件
2. 气体动理论 —— 微观描述 研究大量数目的热运动的粒子系统，应用模
型假设和统计方法 .
2
§6-1平衡态 理想气体的状态方程
1 气体压强 p ：作用于容器壁上
单位面积的正压力（力学描述）.
p,V,T
单位： 1 P a1 N m 2
o
V
W A 1 B Q A 1 B W A 2 B Q A 2 B
W A 1 B 2 A Q A 1 B 2 A 0
12
写在最后
成功的基础在于好的学习习惯
The foundation of success lies in good habits
13
结束语
当你尽了自己的最大努力时，失败也是伟大的， 所以不要放弃，坚持就是正确的。
d W F d lpd S l
dWpdV
W V2 pdV V1
注意：作功与过程有关 . 9
三 热 量（过程量）
通过传热方式传递能量的量度，系统和外界之间
存在温差而发生的能量传递 .
功与热量的异同 1）过程量：与过程有关；
T1 T2
T1 Q T2
2）等效性：改变系统热运动状态作用相同；
1卡 = 4.18 J ， 1 J = 0.24 卡
二 平衡态
一定量的气体，在不受外界的影响下, 经过 一定的时间, 系统达到一个稳定的, 宏观性质不随 时间变化的状态称为平衡态 .（理想状态）
真空膨胀 p
(p,V,T)
p,V,T
(p',V',T)
o
V
p' ,V ' ,T
4
平衡态的特点
大学物理热学PPT课件
02 热学基础概念
温度与热量
温度
描述物体冷热程度的物理量，是 分子热运动剧烈程度的反映。常 用的温度单位有摄氏度、华氏度 和开尔文。
热量
在热传递过程中，传递内能的量 ，单位是焦耳。热量总是从高温 物体传递到低温物体，或者从物 体的高温部分传递到低温部分。
内能与熵
内能
物体内部所有分子热运动的动能和 分子势能的总和，单位是焦耳。内能 是状态函数，只与温度和体积有关。
详细描述
在等压过程中，系统对外界做功的同时，会从外界吸收热量。由于系统压力恒定，可以通过物质的进 出和外界对系统做功来改变系统体积和内能。等压过程在工业上应用广泛，如蒸汽机、汽轮机等。
等容过程
总结词
等容过程是系统体积保持恒定的过程。
VS
详细描述
在等容过程中，系统只发生物质的进出， 不发生对外界做功或外界对系统做功的情 况。由于系统体积恒定，内能变化等于系 统吸收或放出的热量。等容过程在化学反 应中常见，如燃烧、爆炸等反应过程中物 质体积基本保持不变。
05 热学实验
温度测量实验
总结词
掌握温度的测量方法
详细描述
通过实验了解温度的概念，掌握温度计的使用方法，了解各种温度计的工作原 理，如水银温度计、热电偶温度计等。
热力学第二定律的验证实验
总结词
理解热力学第二定律的实质
详细描述
通过实验观察热量自发传递的方向，理解热量不可逆传递的实质，掌握热力学第二定律 的基本概念。
03
制冷方式
根据实现制冷的方法不同，可以分为压缩式制冷、吸收式制冷和吸附式
制冷等。
热电效应
热电效应概述
热电效应是指由于温度差异引起的电势差现象， 主要有塞贝克效应、皮尔兹效应和汤姆逊效应三 种。热电效应在能源转换、测温等领域有重要应 用。
高中物理竞赛讲座：第七章热学5
自发变化：无需外力，也可自动发生的变化。
(1) 功转换为热，其逆过程不会自动进行 (2) 热量由高温物体传入低温物体，它的逆过程即 热量自低温物体流入高温物体，不会自动进行。 (3) 气体的真空膨胀，它的逆过程即气体的压缩过程, 不会自动进行。 v0
(4) 浓度不同的溶液，自动扩散，最后浓度均匀。而浓 度均匀的溶液，不会自动地变成浓度不均匀的溶液。
注意理解：
一、“热二”并不意味着热不能完全转变为功
理想气体等温膨胀 QT W E 0 其他影响：体积增大 关键词：“无其它影响” 热完全转变为功，而且系统和外界均复原是不可能的。
T
二、热力学第一定律和第二定律是互相独立的。
第一类永动机： 第二类永动机：
T
W
Q1 W
Q1
W
(Q2 0)
两种表示的等价性
一、违背了克劳修斯叙述也就是违背了开耳文叙述
T1
E
Q2
1 T
Q2
Q1
Q2
E T2
Q2
B
A Q1 Q2
Q2
T2
若低温热源自动地将 热量Q2传给高温热源
对于热源T2并没有损失热量
对于E、B 组合的结果等效为从单一热源吸收了热量, 并全部变为功，而低温源无任何变化。 3
二、违背了开耳文叙述也必然违背了克劳修斯叙述
不可能制造一种热机，它只从 单一热源吸热，使之全部变为功而 对外界无其它影响。（第二类永动 机不可能存在） 二、克劳修斯叙述： 热量不可能自动地从低温 热源传给高温热源。 1）这两种叙述是完全等价的 2）热力学第二定律是大量实验 和经验的总结.
英国物理学家
开尔文
2 德国物理学家 克劳修斯
普通物理学第五版第7章热力学答案
目录 结束
解：
dQ = c dT = a T dT
dQ =CV dT + pdV
a
T
dT
=
C
VdT
+
RT V
dV
a
R
dT
CV R
dT T=
dV V
aT
R
CV R
lnT
=
lnV
+ 常数
V
CV
TRe
aT
R=
常数
目录 结束
7-16 声音在空气中的传播可以看作是一
绝热过程。它的速度可按公式
来的温度 T升高到T1，并吸热
Q。问活塞所在的高度 h′等
于多少？
h
目录 结束
解： pV = MMmolRT
pSh = MMmolRT
pS =
M RT Mmol h
=f
=kh
M Mmol k
=
h2 RT
Q =Δ E + A = MMmoCl V (T1
h′
T
)+
x dx
h
= MMmoCl V (T1
目录 结束
解： T1=298K V1=5×10-3 m3
T2=277K V2=6×10-3 m3
由绝热方程： T1 V1γ 1= T2 V2γ 1
T1 T2
= ( V2 V1
γ)
1
298 277
=
(
6×10-3 5×10-3
)γ 1
1.076=(1.2)γ 1
ln1.076=(γ-1)ln1.2
(γ-1)=0.4
目录 结束
解：
热学绪论7-01,02
3.分子之间有相互作用的力 分子之间有相互作用的力 当 r < r0 时，分子力主 要表现为斥力； 要表现为斥力；当 r > r 时， 0 分子力主要表现为引力. 分子力主要表现为引力
r → 10 m , F → 0
分子力为短程力
−9
二.统计规律性 统计规律性 单个分子的热运动是杂乱而无序的， 单个分子的热运动是杂乱而无序的，但大量的 分子的整体行为确实有序的，服从统计规律性。 分子的整体行为确实有序的，服从统计规律性。 随机事件（或称偶然事件）： 随机事件（或称偶然事件）： 在一定条件下可能发生也可能不发生的事件。 在一定条件下可能发生也可能不发生的事件。 统计规律性： 统计规律性： 大量随机事件所服从的规律。 大量随机事件所服从的规律。随即事件数量越 所得统计结果越准确。 大，所得统计结果越准确。 例：掷骨子，扔硬币 掷骨子，
对于由大 量分子组成的 热力学系统从 微观上加以研 究时， 究时，必须用 统计的方法 . 小球在伽 尔顿板中的分 布规律 .
. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .
利用扫描隧道显微 镜技术把一个个原子排 字母的照片. 列成 IBM 字母的照片
对于由大量分子组成的热力学系统从 对于由大量分子组成的热力学系统从微观上加 大量分子组成的热力学系统 以研究时, 必须用统计的方法. 统计的方法 以研究时 必须用统计的方法
分子的数密度 阿伏伽德罗常数： 阿伏伽德罗常数： N A = 6.022 × 10 mol
大学物理热学课件
大学物理热学课件一、引言热学是大学物理课程的重要组成部分，主要研究物质的热现象、热运动及其规律。
通过对热学知识的学习，我们可以深入理解物质的热性质，掌握热能的转换与传递原理，为后续专业课程打下坚实的基础。
本课件将围绕热学的基本概念、理论和方法进行阐述，帮助同学们更好地理解和掌握热学知识。
二、热学基本概念1.温度：温度是表示物体冷热程度的物理量，常用单位为摄氏度（℃）、开尔文（K）等。
温度反映了物体分子热运动的激烈程度，温度越高，分子热运动越剧烈。
2.热量：热量是热能的一种表现形式，是指物体在热传递过程中，温度发生改变时，所吸收或释放的能量。
热量的单位为焦耳（J）。
3.热力学第一定律：热力学第一定律，又称能量守恒定律，表述为系统吸收的热量等于系统内能的增加与对外做功的代数和。
即：ΔU=QW，其中ΔU表示系统内能的变化，Q表示吸收的热量，W 表示对外做的功。
4.热力学第二定律：热力学第二定律表述为热量不能自发地从低温物体传到高温物体，而需要外界的能量输入。
热力学第二定律揭示了热现象的方向性，为热机的工作原理提供了理论基础。
三、热学基本理论1.热力学三大定律：热力学三大定律是热学理论的基础，包括热力学第一定律、热力学第二定律和热力学第三定律。
热力学第三定律表述为在绝对零度（0K）时，所有纯净物质的完美晶体的熵为零。
2.热力学状态量与状态方程：热力学状态量包括温度、压力、体积等，它们可以确定系统的状态。
状态方程是描述系统状态量之间关系的方程，如理想气体状态方程：pV=nRT，其中p表示压力，V 表示体积，n表示物质的量，R表示气体常数，T表示温度。
3.热力学过程：热力学过程包括等温过程、等压过程、等体过程和绝热过程。
这些过程在热力学分析中具有重要意义，可以帮助我们理解和计算热现象。
4.热传导、对流与辐射：热传导是指热量通过物体内部的分子碰撞传递；对流是指热量通过流体的宏观运动传递；辐射是指热量以电磁波的形式传递。
大学物理答案第七章热力学基础-习题解答
展望
学习方法建议
多做习题，提高解题能力 和综合分析能力。
加强理论学习，深入理解 热力学的物理意义和数学 表达。
关注学科前沿，了解热力 学在最新科研和技术中的 应用。
THANK YOU
感谢聆听
•·
热力学第一定律是能量守恒定律 在热学中的具体表现，它指出系 统能量的增加等于传入系统的热 量与外界对系统所做的功的和。
功的计算：在封闭系统中，外界 对系统所做的功可以通过热力学 第一定律进行计算，这有助于理 解系统能量的转化和利用。
能量平衡：利用热力学第一定律 ，可以分析系统的能量平衡，判 断系统是否处于热平衡状态。
热力学第二定律
热力学第二定律
描述了热力过程中宏观性质的自然方向性，即不可能把热量从低温物体传到高温物体而不引起其它变 化。
表达式
不可能通过有限个步骤将热量从低温物体传到高温物体而不引起其它变化。
03
热力学基础习题解答
热力学第一定律的应用
热量计算：通过热力学第一定律 ，可以计算系统吸收或放出的热 量，进而分析系统的能量变化。
热力学第二定律的应用
01
02
热力学第二定律指出，自
•·
发过程总是向着熵增加的
方向进行，即不可逆过程
总是向着宏观状态更混乱
、更无序的方向发展。
03
04
05
熵增加原理：根据热力学 第二定律，孤立系统的熵 永不减少，即自发过程总 是向着熵增加的方向进行 。
热机效率：利用热力学第 二定律，可以分析热机的 效率，探讨如何提高热机 的效率。
100%
制冷机效率的影响因素
制冷机效率受到多种因素的影响 ，如制冷剂的性质、蒸发温度和 冷凝温度、压缩机和冷却剂的流 量等。
大物知识点总结热学
大物知识点总结热学热学是物理学的一个重要分支，研究热现象及其性质。
热学知识在工程、冶金、地质、环境科学、生物学等领域有着广泛的应用。
下面就热学的基本概念、热力学定律、热传导、热辐射、热力学循环等方面的知识进行总结。
一、热学的基本概念1. 热量和温度热量是物体由于内部分子、原子运动而具有的能量，是能够转移的能量形式。
温度是物体内部分子、原子的平均动能的度量，是热平衡状态下物体性质的一种量度。
2. 内能和热力学功物体内部分子、原子的总动能称为内能，是物体固有的一种能量。
热力学功是由热量和温度差产生的功。
3. 热力学系统和热平衡热力学系统是指与外界有能量交换的物体或物质的集合。
当两个或多个热力学系统之间没有能量交换或能量交换的速率相等时，系统处于热平衡状态。
4. 热力学过程和状态参数热力学过程是指热力学系统在一定条件下，由一个平衡状态转变为另一个平衡状态的过程。
状态参数是用来描述热力学系统状态的参数，比如温度、压强、体积等。
5. 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参数之间的关系，即PV=nRT，其中P为压强，V为体积，n为摩尔数，R为气体常数，T为绝对温度。
6. 热力学第一定律热力学第一定律表明热量和功是能量的两种形式，能量守恒，即热力学系统的内能变化等于吸收的热量减去对外界做的功。
二、热力学定律1. 热量传递方式热量传递有三种方式：传导、对流和辐射。
传导是通过固体间的分子振动和传递热量，对流是通过流体的对流运动传递热量，辐射是通过空气或真空中的辐射传递热量。
2. 热力学第二定律热力学第二定律表明不可能将热量从低温物体传递到高温物体而不需要外界帮助，即热量不可能自发地从低温物体转移到高温物体。
热力学第二定律也提出了熵增加原理，即孤立系统的熵总是增加，不会减少。
3. 卡诺循环卡诺循环是理想的热力学循环，由等温膨胀、绝热膨胀、等温压缩和绝热压缩组成。
根据卡诺循环，工作在两个不同温度热源之间的热机的效率最大值为1减去两个热源温度的比值。
热统第七章总结
热力学第七章总结
热力学是一门研究物质热运动的学科，主要研究热运动的规律和热力学系统的熵增原理。
在热力学第七章中，我们主要学习了热力学的基本定律和热力学系统的熵增原理。
热力学第一定律表明，热量不能从无到有，只能从高温流向低温，即热量总是从高温度流向低温度。
热力学第二定律则指出，热量不可能自发地从低温物体流向高温物体，即低温物体的热量不可能自动流向高温物体。
这一定律被称为“熵增定律”,它是热力学第二定律的
基础。
热力学第三定律则指出，热量和功之间是相互转化的，且这种转化是无限制的。
也就是说，热量可以从低温物体流向高温物体，但功却只能从高温物体流向低温物体。
这一定律被称为“热力学第二定律”。
在热力学系统中，熵是一个至关重要的参数。
熵增原理表明，热力学系统的熵总是不断增加的，而不会减少。
熵的增加可以看作是热力学系统逐渐趋向混乱、无序的状态。
热力学第七章的内容难度较大，需要深入理解热力学基本概念和定律。
在学习过程中，我们应该注重理解概念和定律的应用，而不仅仅是记忆公式。
只有深入理解热力学的原理和概念，才能更好地理解物理学的其他分支，并为科学研究和应用提供有力的支持。
高考物理复习第七章 热学
拾躲市安息阳光实验学校高考物理复习第七章热学一、主要内容本章内容包括两部分，一是微观的分子动理论部分，一是宏观的气体状态变化规律。
其中分子动理论部分包括分子动理论的基本观点、分子热运动的动能、分子间相互作用的势能和物体的内能等概念，及分子间相互作用力的变化规律、物体内能变化的规律、能量转化和守恒定律等基本规律；气体状态变化规律中包括热力学温度、理想气体和气体状态参量等有关的概念，以及理想气体的等温、等容、等压过程的特点及规律（包括公式和图象两种描述方法）。
二、基本方法本章中所涉及到的基本方法是理想化的模型方法，其中在分子动理论中将微观分子的形状视为理想的球体，这是通过阿伏伽德罗常数对微观量进行估算的基础；在气体状态变化规律中，将实际中的气体视为分子没有实际体积且不存在相互作用力的理想气体，从而使气体状态变化的规律在误差允许的范围内得以大大的简化。
三、错解分析在本章知识应用的过程中，初学者常犯的错误主要表现在：对较为抽象的分子热运动的动能、分子相互作用的势能及分子间相互作用力的变化规律理解不到位，导致这些微观量及规律与宏观的温度、物体的体积之间关系不能建立起正确的关系。
对于宏观的气体状态的分析，学生的问题通常表现在对气体压强的分析与计算方面存在着困难，由此导致对气体状态规律应用出现错误；另外，本章中涉及到用图象法描述气体状态变化规律，对于p—V，p—T，V—T 图的理解，一些学生只观注图象的形状，不能很好地理解图象上的点、线、斜率等的物理意义，因此造成从图象上分析气体温度变化（内能变化）、体积变化（做功情况）时出现错误，从而导致利用图像分析气体内能变化等问题时的困难。
【例1】设一氢气球可以自由膨胀以保持球内外的压强相等，则随着气球的不断升高，因大气压强随高度而减小，气球将不断膨胀。
如果氢气和大气皆可视为理想气体，大气的温度、平均摩尔质量以及重力和速度随高度变化皆可忽略，则氢所球在上升过程中所受的浮力将______（填“变大”“变小”“不变”）【错解】错解一：因为气球上升时体积膨胀，所以浮力变大。
热学95
多个分子的情况
假设气体总分子数为 N ，在某一个宏观态下A 室中 有 n 个分子。这一宏观态包含的微观态数目：
N! Ω n ! N n !
两边取对数
ln Ω ln N! ln n! ln( N n)!
由斯特林公式 ：
ln N! N ln N N N 1
ln Ω N ln N n ln n ( N n) ln( N n)
自然界一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆 的，所谓可逆过程只是一种理想过程. 可逆机：能产生可逆循环过程的机器。 不可逆机：不能产生可逆循环过程的机器。
气体自由膨胀过程的不可逆性 F5来自2 热力学第二定律热机
W Q2 η 1 1 Q1 Q1
(Q2 0)
第二类永动机 只从单一热源吸取热量完全变为有 用的功而不产生其他影响的热机。
不同宏观态所包 含的微观态数目不 B 同。
A
1 2 3 4 5 6 7 8
微观态
宏观态
一
二
三
四
个宏观态的微观态数目; n : 总的微观态数目 ni : 第 i 出现第 i个宏观态的概率: W ni i n 1 3 3 1 W一 ; W二 ; W三 ; W四 ; 8 8 8 8 结论：对应的微观态数目越多, 宏观态出现的概率越大。
分析: 吸收的热量全部对外做功了, 但这时却产生了其它的影响,
理想气体的体积膨胀了, 要想使系统恢复原状, 就必须对气体做功.
证明热力学第二定律两种表述的一致性：
高 温 热 源
Q1
Q1 + Q2
T1
Q2
A
Q1 = W W Q2
B
Q2
低 温 热 源
热学第七讲2大学物理
例3、一克氮气原来的温度为423k，压强为 5atm，经准静态绝热膨胀后，体积变为原来 的两倍，求在此过程中气体对外所做的功？
例4:已知:一气缸如图,A、B内各有1mol理想气 体N2 ,VA=VB,TA=TB。有335J的热量缓慢地 传给气缸，活塞上方的压强始终是1atm。 (忽略导热板的吸热,活塞重量及摩擦) 求:(1)A,B两部分温度的增量及净吸的热量. (2)若导热隔板换成可自由滑动的绝热隔板, 再求第 (1) 问的各量 . 1atm. 解:(1) 因为隔板导热
V
2
能量转换关系:
V
2
dV V RT ln 2 Q A PdV RT V V 1 1
V V
1
系统吸热全部用来对外做功.
思考: CT( 等温摩尔热容) =有限值 无穷大？
例１、P115 例3.3 例2、2摩尔氢气（理想），开始时处于标准状 态，后经等温过程从外界吸收了400J的热量， 达到末态。求末态的压强？ 例3、试计算由2摩尔氩气和3摩尔氮气（均为 刚性的理想气体）组成的混合气体的比热比。
Q E + A 2CV . m T + PV 2CV . m T + RT Q Q （结果相同） T 6.72 K 2CV .m + R CV .m + C P .m
(2) 若将导热隔板换成可自由滑动的绝热隔板,
1atm. B 绝热 Q
A吸热膨胀要推隔板, B的压强略增就要推活塞, -------A,B都保持1atm.的压强.
Qห้องสมุดไป่ตู้0 A=0 Δ E=0 有人说 因为是绝热过程，
V1 P1 P2 P1 V 2 2
普通物理学教程 热学
普通物理学教程热学热学需要我们对热量、温度等基本概念有一个清晰的了解。
热是由于物体分子的运动而产生的能量，物体分子的运动越活跃，其热量就越高。
温度是反映物体分子平均热运动程度的物理量，通常使用摄氏度、华氏度或开尔文度标识。
热力学理论主要研究物体内部的热量转移、温度变化以及热力学过程中如何保持基本规律。
这些规律包括热力学第一定律，即能量守恒定律，热力学第二定律，熵的增加定律等。
热力学第一定律指出，当一个物理系统发生能量转移时，其内部能量的变化等于体系吸收热量和对外做功之和。
这表明，在能量转换过程中，总能量始终不变，只是能量的形式发生了变化。
热力学第二定律指出，自然界的热力学过程是不可逆的。
这就是说，物体的热量不会从一个温度高的物体自发地传递到一个温度低的物体，而不借助外部力量。
因为任何自发过程都要伴随着系统熵的增加，这意味着能量的转化具有一定的限制。
当热量从一个物体传递到另一个物体时，热传递的方式是通过传导、对流、辐射等几种途径完成的。
传导是指热量沿着物体直接传递，对流是指物体内部流体运动带来的热传递，辐射是指电磁波传递热能。
为了使用热力学原理解决问题，我们需要明确一些基本公式和术语。
热容量是指物体吸收或者释放单位温度变化所需的热量，其定义为热量和温度变化的比值。
热强度是指单位时间内通过单位面积的热传递，表示为W/m2。
热力学过程通常包含一些重要状态变量，如压强、体积、温度和热量。
状态方程可以用来描述这些变量之间的关系。
理想气体状态方程是描述理想气体行为的方程，其中包括了温度、压力和摩尔体积等物理量。
在热力学中，最基本的系统是封闭系统、开放系统和绝热系统。
封闭系统是指系统和环境之间没有物质交换，但可以发生热量和功的传递。
开放系统是指系统和环境之间可以发生物质交换和热量、功的传递。
绝热系统是指系统和环境之间没有热量传递。
总之，热学是物理学中至关重要的一门学科，我们需要掌握许多基本概念，方能深入理解热力学原理和应用。
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複習：
1. 平均值與標準偏差的定義及簡單計算。
2. 空氣柱共鳴實驗：
實驗裝置為何？如何判斷聲波波長？如何已知頻率音叉求聲速？
3. 聲音的三要素音調、音量（響度）、音色與波的關係，音調與 高低有關：音
量與 有關，音色則牽涉到聲音 音、 音百分比分配的問題。
4. 請說明琴弦的長短、鬆緊、粗細與所發音關係？
5. 不同樂器彈奏相同的音符，到底有那些相同與相異？
6. 紫外光波長範圍200nm 到400nm 、問其頻率範圍為何？
7. 汽車速率每小時90公里，可以換
算成每秒多少公尺的速率？
8. 右圖在何處速率最大？15
9. 10. 11. 手握裝水杯子在垂直面上做圓週運動，設手長 60cm ，杯口向圓心，則每秒最少要轉幾
週水才不至於流下？
12. 力作用的有兩種表現：1.力⨯作用距離= 變化；
2.力⨯作用時間= 變化。
13. 一物體質量3Kg 、速率5m/s ，則其動能、動量各多少？要在0.1秒的時間內停止下來，
需要多少牛頓的力量？
14. 600W 的電熱器5分鐘內提供多少焦爾熱能？換算成多少卡熱能？這些熱能可以使100
克的水升幾℃？
15. 什麼是ABS ？與緊急剎車的關係為何？
16. 力矩是什麼？其效用為何？
17. 高台跳水的人，如何使身體在空中轉快一點？
18. 壓力的定義為何？
19. 為什麼高山煮飯不易熟？
20. 阿機米德原理：浮力等於 的液體重。
21. 浮力中心（浮心）：浮力的等效作用點。
船舶為何要載重物壓艙？
22. 物體受重力作用，重力的等效作用點稱為 。
23. 為什麼冬天容易中風？引用物理公式說明之。
24. 血管管徑縮為一半，則血管血液流率成為原來的多少倍？
25. 柏努力方程222212112
121gy v p gy v p ρρρρ++=++流體流速越大，則壓力越 26. 為什麼在鐵道旁火車高速通過時,行人會感受到一股吸力？
第七章熱學
溫度是我們感覺的數量化呈現。
把1克的水升高1℃所需能量為1卡，約等於焦耳。
1克冰熔解為水約吸熱80卡；
1克水蒸發為水汽約吸熱540卡。
⊙為什麼冬天摸鐵器較木頭冷？
⊙為什麼海島比較沒有劇烈的溫度變化？
⊙鐵軌為什麼需要間隙？右圖取材於HALLIDAY ⊙為什麼一般物質會熱漲冷縮？Fundamentals of Physics”6ed ⊙冬天溫度低於攝氏零度，為什麼湖底水不會結為冰？
⊙為什麼水結冰體積會膨脹？
70公斤的男性一天消耗熱量為1700大卡到2400大卡林清涼《力學》P362
蛋白質17.6kJ/g；脂肪38.9kJ/g；澱粉17.2 kJ/g.
站著2.6W/kg；走路4.3W/kg；跑步18.0W/kg；睡覺1.1W/kg；
水在密閉溫度環境下會蒸發達到一最大量，此時的水蒸氣壓稱之為。
環境溫度越高水的飽和蒸汽壓越。
改變相對濕度的方法有兩種：1.改變水氣的含量或2.改變溫度。
譬如在密閉的汽車裡開始起霧時，可以打開冷氣，讓冷氣機把水氣凝結帶走；或者打開暖氣，使車內的溫廢升高，飽和水蒸氣壓升高了，相對濕度自然下降。
⊙為什麼會有露水？為什麼冷暖氣房較乾燥？
熱的傳播：傳導、對流、輻射
⊙沒有重力會有對流嗎？
⊙保溫瓶的保溫原理
⊙溫室效應：可見光穿過大氣到達地表後，部分反射、部分會被吸收後以再輻射，再輻射波的波段剛好會被大氣的CO2吸收造成地球。
熱力學第二定律：熱不可能由冷的物體流向熱的物體。
熵表示亂度，熱力學第二定律也可以說：宇宙總熵恆朝增加方向進行，宇宙是朝最大亂度方向演變。