热学教程第一章PPT课件
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今天，我们能够非常容易地测量电量和电流，但是 我们有方法来解释电的现象吗？光是波动的，但我 们知道波动的是什么吗？热是一种运动，但我们知 道运动着的是什么吗？普通物质随处可见，但是谁 探究出了其内部组成的奥秘呢？
.
5
课程介绍
专业必修课 48学时；2.5学分
◆先修课程：微积分、力学
◆教学目的：通过本课程学习，掌握热现象的 唯象性规律，了解热现象作为大量粒子无序运 动的本质，为大学阶段的其他课程的学习打好 理论基础。
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
2
.
3
为纯科学呼吁（1883年8月15日）
我时常被问及这样的问题：纯科学与应用科学 究竟哪个对世界更重要。为了应用科学，科学 本身必须存在。假如我们停止科学的进步而只 留意科学的应用，我们很快就会退化成中国人 那样，多少代人以来他们都没有什么进步，因 为他们只满足于科学的应用，却从来没有追问 过他们所做事情中的原理。这些原理就构成了 纯科学。中国人知道火药的应用已经若干世纪， 如果他们用正确的方法探索其特殊应用的原理， 他们就会在获得众多应用的同时发展出化学， 甚至物理学。因为只满足于火药能爆炸的事实， 而没有寻根问底，中国人已经远远落后于世界 的进步。我们现在只是将这个所有民族中最古 老、人口最多的民族当成野蛮人。
Henry Augustus Rowland
(November 27, 1848 – April 16, 1901
.
4
但是，未来还是有因纯粹热爱而研究自然的人，以 前人们未曾获得过的更崇高的奖赏在等待着他们。 我们已经开始追求科学，站在门槛上想知道里面究 竟有什么。我们通过重力定律解释了行星的运动， 但是谁将解释是什么样的力量让两个相隔数百万英 里的天体彼此相向运动呢？
体是冷还是热，就看它
所含热质是多还是少。.
13
引言 0—3 热学发展简史(二)
迈尔(1814-1878) 焦耳
热功当量（1842） 1818-1889
能量既不能被创造 1cal=4.186J
也不能被毁灭
热力学
Cp,m-CV,m=R
第一定律
亥姆霍兹 1821-1894
热力学 第一定律
1847
能斯特 1864-1941 热力学 第三定律
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 高温碎屑
卡诺 1796-1832 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 热是一种 运动
中，不生不灭；一个物 两块冰块互相摩擦完全熔化
1824
1842
1847 1850
1912
1930
卡诺 1796-1832 卡诺定理(1824)
开尔文 1824-1907 据卡诺定律 定绝对温标
热力学
克劳修斯 1822-1888 据卡诺定律 热力学
福勒 热力学 第零定律 (1930)
第二定律(1851) 第二定律(1850)
.
14
热功当量实验装置
过程方向
热力学 第三定律
温度极限
.
温度(T)
内能(U) 功(A) 热量(Q) 焓(H)
熵(S)
绝对零度(0K)
17
第一章 温度
1-1 平衡态 状态参量 一 、 热力学系统
外界
系统
外界
.
18
第一章 温度
1-1 平衡态 状态参量 二 、 热力学系统的平衡态
在不受外界影响的条件下，系统的宏观性 质不随时间变化的状态 — 平衡态。
.
6
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）
.
7Байду номын сангаас
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
热学
刘士勇 2011/2/22
.
1
教育背景
简历
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
.
12
引言 0—3 热学发展简史(一)
热质说与热动说
华伦海特
华氏温标1724 用水银代替酒精
迈尔
焦耳
1814-1878
1818-1889
热功当量（1842） 1cal=4.186J
Cp,m-CV,m=R
热力学第一定律
1700前 1724
1744
1776 1798
1824 1842
1850
波义耳 1627-1691 笛卡尔 1596-1650
.
10
引言 0—2 热学的研究方法 一、热力学
实验宏观量间（比如物体的温度、压 强、热容量等）基本关系
得理想气体状态方程
PV M RT
.
11
引言 0—2 热学的研究方法 二、统计力学
对粒子的微观量，例如位置、速度、动量、转动、振动 等，通过统计平均推导系统的热力学性质
按粒子遵循经典力学规律统计 — 经典统计 按粒子遵循量子力学规律统计 — 量子统计
.
15
亥姆霍兹（ Helmholtz）
Joule（1818～ 1889） 迈尔（Robert Mayer） 德国，1847提出并证明
英国
德国，1842年提出能 能量守恒定律
1840，焦耳定律
量守恒概念
1843，热功当量
.
16
热力学理论框架
热力学 第零定律
热平衡
热力学 第一定律
能量守恒
热力学 第二定律
.
19
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。
.
20
三：平衡态可以用状态参量描述
.
8
课程要求
成绩规定 平时： 30%；考试：70% 出勤、作业、课堂学习状态、回答问题等
办公室: 科技楼 512B 房间 电话: 87558335-805(O); 15071472898 Email: liushiyong@gmail.com
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9
引言 0—1 热学的研究对象
热学是以物质的热运动以及热运 动与其它运动形态之间的转化规 律为其研究对象的一门学科。
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课程介绍
专业必修课 48学时；2.5学分
◆先修课程：微积分、力学
◆教学目的：通过本课程学习，掌握热现象的 唯象性规律，了解热现象作为大量粒子无序运 动的本质，为大学阶段的其他课程的学习打好 理论基础。
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
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为纯科学呼吁（1883年8月15日）
我时常被问及这样的问题：纯科学与应用科学 究竟哪个对世界更重要。为了应用科学，科学 本身必须存在。假如我们停止科学的进步而只 留意科学的应用，我们很快就会退化成中国人 那样，多少代人以来他们都没有什么进步，因 为他们只满足于科学的应用，却从来没有追问 过他们所做事情中的原理。这些原理就构成了 纯科学。中国人知道火药的应用已经若干世纪， 如果他们用正确的方法探索其特殊应用的原理， 他们就会在获得众多应用的同时发展出化学， 甚至物理学。因为只满足于火药能爆炸的事实， 而没有寻根问底，中国人已经远远落后于世界 的进步。我们现在只是将这个所有民族中最古 老、人口最多的民族当成野蛮人。
Henry Augustus Rowland
(November 27, 1848 – April 16, 1901
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但是，未来还是有因纯粹热爱而研究自然的人，以 前人们未曾获得过的更崇高的奖赏在等待着他们。 我们已经开始追求科学，站在门槛上想知道里面究 竟有什么。我们通过重力定律解释了行星的运动， 但是谁将解释是什么样的力量让两个相隔数百万英 里的天体彼此相向运动呢？
体是冷还是热，就看它
所含热质是多还是少。.
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引言 0—3 热学发展简史(二)
迈尔(1814-1878) 焦耳
热功当量（1842） 1818-1889
能量既不能被创造 1cal=4.186J
也不能被毁灭
热力学
Cp,m-CV,m=R
第一定律
亥姆霍兹 1821-1894
热力学 第一定律
1847
能斯特 1864-1941 热力学 第三定律
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 高温碎屑
卡诺 1796-1832 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 热是一种 运动
中，不生不灭；一个物 两块冰块互相摩擦完全熔化
1824
1842
1847 1850
1912
1930
卡诺 1796-1832 卡诺定理(1824)
开尔文 1824-1907 据卡诺定律 定绝对温标
热力学
克劳修斯 1822-1888 据卡诺定律 热力学
福勒 热力学 第零定律 (1930)
第二定律(1851) 第二定律(1850)
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热功当量实验装置
过程方向
热力学 第三定律
温度极限
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温度(T)
内能(U) 功(A) 热量(Q) 焓(H)
熵(S)
绝对零度(0K)
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第一章 温度
1-1 平衡态 状态参量 一 、 热力学系统
外界
系统
外界
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第一章 温度
1-1 平衡态 状态参量 二 、 热力学系统的平衡态
在不受外界影响的条件下，系统的宏观性 质不随时间变化的状态 — 平衡态。
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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）
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7Байду номын сангаас
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
热学
刘士勇 2011/2/22
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教育背景
简历
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
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引言 0—3 热学发展简史(一)
热质说与热动说
华伦海特
华氏温标1724 用水银代替酒精
迈尔
焦耳
1814-1878
1818-1889
热功当量（1842） 1cal=4.186J
Cp,m-CV,m=R
热力学第一定律
1700前 1724
1744
1776 1798
1824 1842
1850
波义耳 1627-1691 笛卡尔 1596-1650
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引言 0—2 热学的研究方法 一、热力学
实验宏观量间（比如物体的温度、压 强、热容量等）基本关系
得理想气体状态方程
PV M RT
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11
引言 0—2 热学的研究方法 二、统计力学
对粒子的微观量，例如位置、速度、动量、转动、振动 等，通过统计平均推导系统的热力学性质
按粒子遵循经典力学规律统计 — 经典统计 按粒子遵循量子力学规律统计 — 量子统计
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亥姆霍兹（ Helmholtz）
Joule（1818～ 1889） 迈尔（Robert Mayer） 德国，1847提出并证明
英国
德国，1842年提出能 能量守恒定律
1840，焦耳定律
量守恒概念
1843，热功当量
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热力学理论框架
热力学 第零定律
热平衡
热力学 第一定律
能量守恒
热力学 第二定律
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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。
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三：平衡态可以用状态参量描述
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课程要求
成绩规定 平时： 30%；考试：70% 出勤、作业、课堂学习状态、回答问题等
办公室: 科技楼 512B 房间 电话: 87558335-805(O); 15071472898 Email: liushiyong@gmail.com
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引言 0—1 热学的研究对象
热学是以物质的热运动以及热运 动与其它运动形态之间的转化规 律为其研究对象的一门学科。