大学物理演示动画---热机循环-福州大学李培官
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大学物理演示动画--半波损失-[福州大学...李培官]
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3
入射波与反射波产生驻波
当波 从波密媒 质垂直入 射到波疏 媒质界面 上反射时 ，无半波 损失，界 面处出现 波腹。
振源
软 绳 当 形 成 驻 波 时
自由端反射
总是出现波腹 总是出现波节
固定端反射
当波 从波疏媒 质垂直入 射到波密 媒质界面 上反射时 ，有半波 损失，形 成的驻波 在界面处 是波节。
4
【半波损失演示动画】
当波从波疏介质垂直入射到波密介质,被反射 到波疏介质时形成波节. 入射波与反射波在此处的 相位时时相反,即反射波在分界处产生相位跃变.
波 疏 介 质
5
波从波密媒质射向波疏媒质，在分界处无半波损失。 当波从波密介质垂直入射到波疏介质,被反射到波密 介质时形成波腹. 入射波与反射波在此处的相位时时相 同，即反射波在分界处不产生相位跃变.
波 密 介 质
6
劳埃德镜(分波面法)
P'
P
s1
d
s2
M
d'
B
当屏幕P 移至B 处，从 S 1 和 S 2 到B 点的几 何距离差为零，但是观察到暗条纹，验证了反射 时有半波损失存在。
7
Tips for Better Life
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今天是2014年4月19日星期六
8
今天是2014年4月19日星期六
大学物理演示动画
--半波损失
福州大学至诚学院
大学物理教研室 李培官
大学物理演示动画
半பைடு நூலகம்损失
2
相位跃变（半波损失）
在绳与墙壁固定处，为波 节位置。
波节 波腹
入射波在反射时反射波相位突变了，相当于波 程损失了半个波长的现象称为半波损失。 反射波与入射波形成的驻波在介质分界处是波节 还是波腹与这分界处两边的介质性质有关。 当波从波疏媒质垂直入射到波密媒质界面上反射 时，有半波损失，形成的驻波在界面处是波节。 当波从波密媒质垂直入射到波疏媒质界面上反射 时，无半波损失，界面处出现波腹。
入射波与反射波产生驻波
当波 从波密媒 质垂直入 射到波疏 媒质界面 上反射时 ，无半波 损失，界 面处出现 波腹。
振源
软 绳 当 形 成 驻 波 时
自由端反射
总是出现波腹 总是出现波节
固定端反射
当波 从波疏媒 质垂直入 射到波密 媒质界面 上反射时 ，有半波 损失，形 成的驻波 在界面处 是波节。
4
【半波损失演示动画】
当波从波疏介质垂直入射到波密介质,被反射 到波疏介质时形成波节. 入射波与反射波在此处的 相位时时相反,即反射波在分界处产生相位跃变.
波 疏 介 质
5
波从波密媒质射向波疏媒质，在分界处无半波损失。 当波从波密介质垂直入射到波疏介质,被反射到波密 介质时形成波腹. 入射波与反射波在此处的相位时时相 同，即反射波在分界处不产生相位跃变.
波 密 介 质
6
劳埃德镜(分波面法)
P'
P
s1
d
s2
M
d'
B
当屏幕P 移至B 处，从 S 1 和 S 2 到B 点的几 何距离差为零，但是观察到暗条纹，验证了反射 时有半波损失存在。
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大学物理演示动画
--半波损失
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大学物理教研室 李培官
大学物理演示动画
半பைடு நூலகம்损失
2
相位跃变（半波损失）
在绳与墙壁固定处，为波 节位置。
波节 波腹
入射波在反射时反射波相位突变了，相当于波 程损失了半个波长的现象称为半波损失。 反射波与入射波形成的驻波在介质分界处是波节 还是波腹与这分界处两边的介质性质有关。 当波从波疏媒质垂直入射到波密媒质界面上反射 时，有半波损失，形成的驻波在界面处是波节。 当波从波密媒质垂直入射到波疏媒质界面上反射 时，无半波损失，界面处出现波腹。
大学物理演示动画--时间延缓-[福州大学...李培官]
![大学物理演示动画--时间延缓-[福州大学...李培官]](https://img.taocdn.com/s3/m/8887758e71fe910ef12df8f9.png)
2
二、时间（爱因斯坦）延缓( time dilation )
运 动 的 钟 走 得 慢
3
5
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6
今天是2014年5月12日星期一
பைடு நூலகம்
大学物理演示动画
--时间延缓
福州大学至诚学院
大学物理教研室 李培官
1
1905年9月，德国《物理杂志》上发表了一篇划时代 的论文--《论动体的电动力学》，从此狭义相对论创立了。
相对论是二十世纪物理学 的伟大成就之一。它建立了新 的时空观，并在此基础上给出 了高速运动物体的力学规律。 它包括狭义相对论（1905年） 和广义相对论（1916年）。 狭义相对论是爱因斯坦于 1905年创立的.它在物理学史 上引起了一场深刻的革命,是 物理学发展的一次飞跃,很多 物理概念都由此而发生了深 刻的变化.
二、时间（爱因斯坦）延缓( time dilation )
运 动 的 钟 走 得 慢
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பைடு நூலகம்
大学物理演示动画
--时间延缓
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1
1905年9月，德国《物理杂志》上发表了一篇划时代 的论文--《论动体的电动力学》，从此狭义相对论创立了。
相对论是二十世纪物理学 的伟大成就之一。它建立了新 的时空观，并在此基础上给出 了高速运动物体的力学规律。 它包括狭义相对论（1905年） 和广义相对论（1916年）。 狭义相对论是爱因斯坦于 1905年创立的.它在物理学史 上引起了一场深刻的革命,是 物理学发展的一次飞跃,很多 物理概念都由此而发生了深 刻的变化.
大学物理演示动画--劈尖干涉-[福州大学...李培官]
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今天是2014年4月22日星期二
大学物理演示动画
--劈尖干涉
福州大学至诚学院
大学物理教研室 李培官
1
第十一章.
波动光学
大学物理演示动画
劈尖干涉
2
劈尖干涉
n
介质劈尖 空气劈尖
nቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ1
考察入射光为单色平行光垂直入射情况:
反射光1
n e n θ n (设n > n )
反射光2
反射光1与 2 的光程差：
2ne
2
k
明条纹
(2k 1)
2
暗条纹
讨论
(1) 同一厚度d 对应同一级条纹—— 等厚条纹. 条纹平行于棱.
3
空气劈尖(分振幅)
4
5
问题：若劈尖的一边作如下变化，相应的条纹如何变化？
每一条纹对应劈 尖内的一个厚度，当 此厚度位置改变时， 对应的条纹随之移动.
6
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大学物理演示动画
--劈尖干涉
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1
第十一章.
波动光学
大学物理演示动画
劈尖干涉
2
劈尖干涉
n
介质劈尖 空气劈尖
nቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ1
考察入射光为单色平行光垂直入射情况:
反射光1
n e n θ n (设n > n )
反射光2
反射光1与 2 的光程差：
2ne
2
k
明条纹
(2k 1)
2
暗条纹
讨论
(1) 同一厚度d 对应同一级条纹—— 等厚条纹. 条纹平行于棱.
3
空气劈尖(分振幅)
4
5
问题：若劈尖的一边作如下变化，相应的条纹如何变化？
每一条纹对应劈 尖内的一个厚度，当 此厚度位置改变时， 对应的条纹随之移动.
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大学物理演示动画---热力学第二定律-[福州大学...李培官]
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动画：热传递
功热转换[演示动画]
热力学第二定律的实质在于指出，一切与热 现象有关的实际宏观过程都是不可逆过程。
水总是 从高处 往低处 流
只有无摩擦的准静态过程才是 可逆的。 （理想过程）
如果1摩尔气体的自由膨胀 N 6.02 1023
宏观态 右边分子数 0 1 2 3
可逆过程和不可逆过程
一个系统由某一状态出发，经过某一过程达到另一状态， 如果存在另一过程，它能使系统和外界完全复原（即系统回 到原来的状态，同时消除了系统对外界引起的一切影响）， 则原来的过程称为可逆过程； 反之，如果用任何方法都不可能使系统和外界完全复原， 则原来的过程称为不可逆过程。 注意 1、一切与热现象有关的宏观过 程都是不可逆过程。 热传递 功热转换 理想气体的膨胀
生命赖负熵为生。
E.
薛 定 谔
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今天是2013年8月9日星期五
N 1 2 3 CN CN CN CN
N 2 平衡态
N CN /2
左边分子数 3 2 1 0
1 3 2 N CN CN CN CN
可能的微观态数 2 等概率原理：对于孤立系统，各种微观态出现的可能性（或概率） 6.021023 是相等的。每一微观态出现的概率 1 / 2 。 6.021023 全部分子都集中在左边或右边的概率为： / 2 1 均匀分布和接近均匀分布的概率最大。存在气体自动收缩 的可能性，但概率非常小，近乎为零。
今天是2013年8月9日星期五
大学物理演示动画
---热力学第二定律
福州大学至诚学院
大学物理教研室从低温物体传 到高温物体而 不引起外界的 变化 或：热量不可 能自动地从低 温物体传向高 温物体。
大学物理演示动画---光的偏振-[福州大学...李培官]
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今天是2013年8月4日星期日
大学物理演示动画 ---光的偏振
福州大学至诚学院
大学物理教研室 李培官
1．光的偏振状态
自然光
线偏振光
部分偏振光
偏振片
波动光学
检 偏
起偏器
检偏器
思 • 一束光线通过一偏振片，若I 不变化，是什么光？
考 •I 变化且有消光, 是什么光？ • I 变化但无消光, 是什么光？
原理：把自然光分成寻 常光和非寻常光，然后 利用全反射把寻常光反 射到棱镜侧壁上，，只 让非寻常光通过，从而 获得一束振动方向固定 的线偏振光。 加工后将两块方解石用 加拿大胶粘合起来， 对于o光 对于e光
光轴
90 48 68
e光 o光
加拿大胶
no n 产生全反射
n 1.55 no 1.658
波动光学
偏振光的干涉 人为双折射现象 旋光现象 偏振光的干涉1 实验装置 屏
偏振片P1
波晶片
偏振片P2
2. 实验现象
单色光入射, 波片厚度均匀, 屏上光强均匀分布.
白光入射, 屏上出现彩色, 转动偏振片或波片, 色彩变化. 波片厚度不均匀时, 出现干涉条纹.
双折射[演示动画]
• 尼克尔棱镜
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今天是2013年8月4日星期日
波动光学
3. 马吕斯定律 I0
P1
I1
P2
I2
P1 A1
E2 E1 cos
P2 A2
A2 A1 cos
马吕斯定律
I 2 I1 cos 2
I2：检偏器射出光强
I1：入射检偏器光强
大学物理演示动画 ---光的偏振
福州大学至诚学院
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1．光的偏振状态
自然光
线偏振光
部分偏振光
偏振片
波动光学
检 偏
起偏器
检偏器
思 • 一束光线通过一偏振片，若I 不变化，是什么光？
考 •I 变化且有消光, 是什么光？ • I 变化但无消光, 是什么光？
原理：把自然光分成寻 常光和非寻常光，然后 利用全反射把寻常光反 射到棱镜侧壁上，，只 让非寻常光通过，从而 获得一束振动方向固定 的线偏振光。 加工后将两块方解石用 加拿大胶粘合起来， 对于o光 对于e光
光轴
90 48 68
e光 o光
加拿大胶
no n 产生全反射
n 1.55 no 1.658
波动光学
偏振光的干涉 人为双折射现象 旋光现象 偏振光的干涉1 实验装置 屏
偏振片P1
波晶片
偏振片P2
2. 实验现象
单色光入射, 波片厚度均匀, 屏上光强均匀分布.
白光入射, 屏上出现彩色, 转动偏振片或波片, 色彩变化. 波片厚度不均匀时, 出现干涉条纹.
双折射[演示动画]
• 尼克尔棱镜
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波动光学
3. 马吕斯定律 I0
P1
I1
P2
I2
P1 A1
E2 E1 cos
P2 A2
A2 A1 cos
马吕斯定律
I 2 I1 cos 2
I2：检偏器射出光强
I1：入射检偏器光强
大学物理课件[阅读材料]---克劳修斯简介-[福州大学...李培官]
![大学物理课件[阅读材料]---克劳修斯简介-[福州大学...李培官]](https://img.taocdn.com/s3/m/795858573b3567ec102d8a1b.png)
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今天是2013年11月24日星期日
20
3
克劳修斯
Clausius
4
一.【克劳修斯生平简介】
• 鲁道夫〃尤里乌斯〃艾曼努尔〃克劳修斯 （Rudolf Julius Enmanvel Clausius，18221888）德国物理学家，是气体动理论和热力学的 主要奠基人之一。1822年1月2日生于普鲁士的克 斯林（今波兰科沙林）的一个知识分子家庭。他 的母亲是一位女教师，家中有多个兄弟姐妹。他 中学毕业后，先考入了哈雷大学，后转入柏林大 学学习。为了抚养弟妹，在上学期间他不得不去 做家庭补习教师。1847年在哈雷大学主修数学和 物理学的哲学博士学位。1850年，克劳修斯被聘 为柏林大学副教授并兼任柏林帝国炮兵工程学校 的讲师。同年，他对热机过程，特别是卡诺循环 进行了精心的研究。得出了热力学第二定律的克 劳修斯陈述。它是热力学的重要理论基础。
15
四. 【热力学第二定律的表述和熵】
1、热二的克劳修 斯 表述 ( 1850年 ) ： 不可能把热量 从低温物体传到高 温物体而不引起外 界的变化。
克劳修斯
或：热量不可能自 动地从低温物体传 向高温物体。
16
理想气体的自由膨胀-动画演示
18
2.克劳修斯熵(宏观熵)的引入(1854年)
dQ 根据热温比的积分 与可逆过程(路径) 1 T 无关,也可以引入一个状态函数---熵。
9
• 在克劳修斯的晚年，他不恰当地把热力学第二定 律引用到整个宇宙，首先提出“热寂说”。热寂 说否定了物质不灭性在质上的意义。
• • • • • • •
克劳修斯于1888年逝世，终年 六十六岁。克劳修斯虽然在晚 年错误地提出了“热寂说”，但 在他的一生的大部分时间里， 在科学、教育上做了大量有益 克劳修斯 的工作。特别是他奠定了热力 学理论基础，他的大量学术论文和专著是人类宝 贵的财富，他在科学史上的功绩不容否定。他诚 挚、勤奋的精神同样值得后人学习。
大学物理课件[阅读材料]---克劳修斯简介-[福州大学...李培官]教学文稿
![大学物理课件[阅读材料]---克劳修斯简介-[福州大学...李培官]教学文稿](https://img.taocdn.com/s3/m/7166d746763231126edb11f3.png)
über die mechanische
9
• 在克劳修斯的晚年，他不恰当地把热力学第二定 律引用到整个宇宙，首先提出“热寂说”。热寂说 否定了物质不灭性在质上的意义。
• 克劳修斯于1888年逝世，终年
• 六十六岁。克劳修斯虽然在晚
• 年错误地提出了“热寂说”，但
• 在他的一生的大部分时间里，
• 在科学、教育上做了大量有益 • 的工作。特别是他奠定了热力
•
1857年，克劳修斯研究气体动力学理论取得
成就，他提出了气体分子绕本身转动的假说。
6
• 这一年，他发表了《论我们称之为热能的动力类 型》一文，确定了实际气体与理想气体的区别。 同年，他还研究了电解质和电介质。他建立了固 体的电介质理论。同时他还提出了电解液分解的 假说。这一假说，后来经过阿仑尼乌斯的进一步 发展成为电解液理论。
7
• 在后来的著作中，克劳修斯推导出克拉佩龙—克 Nhomakorabea修斯方程。
•
克劳修斯在科学研究方面的主要贡献是建立
热力学基础；同时，他在分子运动论以及电解质
和固体电介质理论方面也都做出了重大的贡献。
鉴于他在物理学各领域中所做出的贡献和取得的
成就，1865年，他被选为法国科学院院士。
• 1867年，克劳修斯受聘于维尔茨
5
• 同时，他还推导了克劳修斯方程，修正了原来的 范德瓦尔斯方程。
• 1854年，克劳修斯最先提出了熵的概念，进一步 发展了热力学理论。由于他引进了熵的概念，因 而使热力学第二定律公式化，使它的应用更为广 泛了。
• 1855年，克劳修斯被聘为苏黎世大学正教授，在 这所大学他任教长达十二年。这期间，他除了给 大学生讲课外，还积极地进行科学探索。
2024年大学物理课件卡诺循环福州大学李培官
大学物理课件卡诺循环福州大学李培官大学物理课件——卡诺循环1.引言卡诺循环是热力学领域中最基本的理想热机循环，由法国物理学家尼古拉·卡诺于1824年提出。
卡诺循环具有高效、简洁、普适的特点，被广泛应用于各种实际热机的设计与分析。
本文以福州大学李培官教授的大学物理课件为蓝本，对卡诺循环进行详细阐述。
2.卡诺循环的基本原理卡诺循环包括四个基本过程：等温膨胀、绝热膨胀、等温压缩和绝热压缩。
在一个卡诺循环中，工作物质从高温热源吸收热量，在等温膨胀过程中做功，然后通过绝热膨胀过程降低温度，接着在等温压缩过程中向低温热源放热，通过绝热压缩过程回到初始状态。
3.卡诺循环的热效率卡诺循环的热效率η表示为：η=1T2/T1其中，T1和T2分别为高温热源和低温热源的绝对温度。
根据卡诺定理，任何工作在相同高温热源和低温热源之间的热机，其热效率都不可能高于卡诺循环。
因此，卡诺循环的热效率为最大效率，也称为卡诺效率。
4.卡诺循环的实际应用虽然卡诺循环是一个理想化的热机循环，但在实际工程中，许多热机的设计与分析都借鉴了卡诺循环的原理。
例如，汽车发动机、蒸汽轮机、制冷空调等设备的工作原理都与卡诺循环有着密切的关系。
通过优化热机的工作过程，使其接近卡诺循环，可以提高热机的效率，降低能源消耗。
5.结论卡诺循环作为热力学领域的基础理论，对于理解和分析实际热机的工作原理具有重要意义。
本文以福州大学李培官教授的大学物理课件为参考，对卡诺循环进行了详细的阐述。
通过对卡诺循环的研究，可以为我国能源领域的科技创新和节能减排提供理论支持。
参考文献：[1]李培官.大学物理[M].福州:福州大学出版社,2010.[2]丰.热力学与统计物理[M].北京:科学出版社,2008.[3].能源与环保[M].上海:上海交通大学出版社,2015.需要重点关注的细节是卡诺循环的热效率。
卡诺循环的热效率是热力学领域中的一个重要概念，它为理解和分析实际热机的工作原理提供了理论依据。
大学物理演示动画---热机循环-福州大学李培官
瓦 特 像
瓦特发明的蒸汽机
热机效率
pA
c
W
d
B
o VA
VB V
高温热源
Q1
热机
W
Q2
低温热源
热机（正循环） W 0
热机效率
WQ1Q2 1Q2
Q1 Q1
Q1
注意！这里的Q都是绝对值！
卡诺致冷机〔卡诺逆循环〕
p
A
T1 T2
T1 B
W
D C
T2 V
o
高温热源 T 1
Q1
卡诺致冷机
Q2 低温热源 T 2
一定律已建立了。
热机效率
pA
c
W
d
B
o VA
VB V
高温热源
Q1
热机
W
Q2
低温热源
热机（正循环） W 0
热机效率
WQ1Q2 1Q2
Q1 Q1
Q1
注意！这里的Q都是绝对值！
理想气体卡诺循环热机效率的计算
p
p1 A Q ab
T1 T2
p2 p4
T1 B
W
D
p3
Q cd T2
oV1 V4
V2
C
V V3
大学物理演示动画---热机 循环-福州大学李培官
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1698年萨维利和1705年纽可门先后创造了蒸汽 机，当时蒸汽机的效率极低。1765年瓦特进展了重 大改进，大大提高了效率。
瓦特发明的蒸汽机
热机效率
pA
c
W
d
B
o VA
VB V
高温热源
Q1
热机
W
Q2
低温热源
热机（正循环） W 0
热机效率
WQ1Q2 1Q2
Q1 Q1
Q1
注意！这里的Q都是绝对值！
卡诺致冷机〔卡诺逆循环〕
p
A
T1 T2
T1 B
W
D C
T2 V
o
高温热源 T 1
Q1
卡诺致冷机
Q2 低温热源 T 2
一定律已建立了。
热机效率
pA
c
W
d
B
o VA
VB V
高温热源
Q1
热机
W
Q2
低温热源
热机（正循环） W 0
热机效率
WQ1Q2 1Q2
Q1 Q1
Q1
注意！这里的Q都是绝对值！
理想气体卡诺循环热机效率的计算
p
p1 A Q ab
T1 T2
p2 p4
T1 B
W
D
p3
Q cd T2
oV1 V4
V2
C
V V3
大学物理演示动画---热机 循环-福州大学李培官
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1698年萨维利和1705年纽可门先后创造了蒸汽 机，当时蒸汽机的效率极低。1765年瓦特进展了重 大改进，大大提高了效率。
大学物理演示动画--双折射-[福州大学...李培官]
![大学物理演示动画--双折射-[福州大学...李培官]](https://img.taocdn.com/s3/m/fc0559fb5fbfc77da369b12d.png)
加工后将两块方解石用 n 1.55
加拿大胶粘合起来，
no 1.658 ne 1.468
对于o光 no n 产生全反射
对于e光 ne n 可以透过，则获得偏振光。
尼克尔棱镜比较贵。多用于高级光学实验。 3
• 尼克尔棱镜---演示动画
4
人为双折射现象
1. 光弹效应(应力双折射效应)
FF
白光
屏
偏振片1 FF
d 偏振片2
no ne cp ( c 是与材料有关的常数, p 为样品材料中的应力)
o 光和e光的相位差：
2πd
no
ne
cpd 2π
Байду номын сангаас
5
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6
今天是2020年1月5日星期日
大学物理演示动画
--双折射
福州大学至诚学院
大学物理教研室 李培官
1
双折射[演示动画]
2
尼克尔棱镜
原理：把自然光分成寻
常光和非寻常光，然后
90
利用全反射把寻常光反
48
e光
射到棱镜侧壁上，，只 让非寻常光通过，从而
68
o光
获得一束振动方向固定
加拿大胶
的线偏振光。
大学物理--循环过程.热机效率-[福州大学...李培官]PPT课件
![大学物理--循环过程.热机效率-[福州大学...李培官]PPT课件](https://img.taocdn.com/s3/m/64f2d1c514791711cd7917b6.png)
今天是2021年2月10日星期三
大学物理
---循-1.循环过程.热机效率
一.热机发展简介
1688年，帕潘(法)： 圆筒 + 活塞 简易蒸汽机
1698年，塞维利(英)： 蒸汽抽水机
1705年，纽科门：
空气蒸汽机
1765年，瓦特： 改进蒸汽机
大大提高效率
【各 种 热 机 的 效 率】：
因为 △U=0 所以 Q－W=0
也就是说在一个循环中外界对系统做正功， 系统必然放热。反之，如系统对外界做正功， 系统必然吸热。
3）循环过程可分为正循环和逆循环
11
系统由A到B，又由B经等压过 P
程到C,最后由等容过程回到了
A
初始状态A，完成了一个顺时
针循环，系统在这一循环中做 正功。根据热力学第一定律系
5
工业革命期间的一些主要发明
年代
发明
1765年 珍妮纺纱机
1769年 改良蒸汽机
1807年 汽 船
1814年 蒸汽火车机车
国别 英国 英国 美国 英国
发明人 哈格里夫斯
（开始） 瓦特（标志）
富尔敦
史蒂芬孙
6
卡诺（1796—1832）
卡诺为热力学第二定律奠定了基础，为提高热机的效 率指明了方向， 为热力学的发展作出了杰出的贡献！
解：对两个等温度过程
Q1
vRT1
ln
V1 V2
Q2
vRT2
ln
V1 V2
两个等体过程热量交换 相抵消，故制冷系数为
Q2 T2
Q1 Q2 T1 T2
20
【例4】 试说明空调器的制热模式比电暖器要经济。
答：电暖器直接将电能转化为内能，在理想
大学物理
---循-1.循环过程.热机效率
一.热机发展简介
1688年，帕潘(法)： 圆筒 + 活塞 简易蒸汽机
1698年，塞维利(英)： 蒸汽抽水机
1705年，纽科门：
空气蒸汽机
1765年，瓦特： 改进蒸汽机
大大提高效率
【各 种 热 机 的 效 率】：
因为 △U=0 所以 Q－W=0
也就是说在一个循环中外界对系统做正功， 系统必然放热。反之，如系统对外界做正功， 系统必然吸热。
3）循环过程可分为正循环和逆循环
11
系统由A到B，又由B经等压过 P
程到C,最后由等容过程回到了
A
初始状态A，完成了一个顺时
针循环，系统在这一循环中做 正功。根据热力学第一定律系
5
工业革命期间的一些主要发明
年代
发明
1765年 珍妮纺纱机
1769年 改良蒸汽机
1807年 汽 船
1814年 蒸汽火车机车
国别 英国 英国 美国 英国
发明人 哈格里夫斯
（开始） 瓦特（标志）
富尔敦
史蒂芬孙
6
卡诺（1796—1832）
卡诺为热力学第二定律奠定了基础，为提高热机的效 率指明了方向， 为热力学的发展作出了杰出的贡献！
解：对两个等温度过程
Q1
vRT1
ln
V1 V2
Q2
vRT2
ln
V1 V2
两个等体过程热量交换 相抵消，故制冷系数为
Q2 T2
Q1 Q2 T1 T2
20
【例4】 试说明空调器的制热模式比电暖器要经济。
答：电暖器直接将电能转化为内能，在理想
大学物理演示动画--转动惯量--[福州大学...李培官]
![大学物理演示动画--转动惯量--[福州大学...李培官]](https://img.taocdn.com/s3/m/7c2ac2e4ce2f0066f5332261.png)
2
常见形状转动惯量【动画演 示】
【用鼠标左键点击图中公式可出现8个演示动画】 3
匀质细杆的转动？
5
竿 子 长 些 还 是 短 些 较 安 全 ？
6
挂钟摆锤的转动惯量 (杆长为l, 质 量为m1, 摆锤半径为R, 质量为m2) :
J Jc md 2
1 3
m1l
2
1 2
m2 R 2
m2
l
R2
挂在光滑钉子上的匀质圆环摆动 的转动惯量(圆环质量为m, 半径 为R):
J Jc md 2
mR2 mR2 2mR2
7
竿
子
长
些
还
是
短
些
较
安
飞轮的质量为什么
全
大都分布于外轮缘？
？
Tips for Better Life
for 2014
今天是2020年1月6日星期一
大学物理演示动画 转动惯量
福州大学至诚学院
大学物理教研室 李培官
1
转动惯量 J miri2
1. 物理意义：转动惯性大小的量度.
（ M一定，J ）
2. 转动惯量的大小取决于刚体的质量、形状及转轴 的位置.
飞轮的质量为什么大都分布于外轮缘？
竿子长些还是短些较安全？ 演示
欢迎指导
谢谢
今天是2020年1月6日星期一
9
常见形状转动惯量【动画演 示】
【用鼠标左键点击图中公式可出现8个演示动画】 3
匀质细杆的转动？
5
竿 子 长 些 还 是 短 些 较 安 全 ？
6
挂钟摆锤的转动惯量 (杆长为l, 质 量为m1, 摆锤半径为R, 质量为m2) :
J Jc md 2
1 3
m1l
2
1 2
m2 R 2
m2
l
R2
挂在光滑钉子上的匀质圆环摆动 的转动惯量(圆环质量为m, 半径 为R):
J Jc md 2
mR2 mR2 2mR2
7
竿
子
长
些
还
是
短
些
较
安
飞轮的质量为什么
全
大都分布于外轮缘？
？
Tips for Better Life
for 2014
今天是2020年1月6日星期一
大学物理演示动画 转动惯量
福州大学至诚学院
大学物理教研室 李培官
1
转动惯量 J miri2
1. 物理意义：转动惯性大小的量度.
（ M一定，J ）
2. 转动惯量的大小取决于刚体的质量、形状及转轴 的位置.
飞轮的质量为什么大都分布于外轮缘？
竿子长些还是短些较安全？ 演示
欢迎指导
谢谢
今天是2020年1月6日星期一
9
大学物理演示动画--第一类永动机-
3
永 动 机 的 设 想 图
4
第一类永动机[演示动画]
5
பைடு நூலகம்
6
选择=结果
汇报结束 谢谢观看！ 欢迎提出您的宝贵意见！
7
今天是2020年6月20日星期六
大学物理演示动画
--第一类永动机
福州大学至诚学院
大学物理教研室 李培官
1
热力学第一定律
【演示动画】
第一类“永动机”
第一类永动机
第一类永动机试图在不获取能源的前 提下使体系持续地向外界输出能量。历 史上最著名的第一类永动机是法国人亨 内考在十三世纪提出的“魔轮”，十五 世纪，著名学者达芬奇也曾经设计了一 个相同原理的类似装置，1667年曾有 人将达芬奇的设计付诸实践，制造了一 部直径5米的庞大机械，但是这些装置 经过试验均以失败告终。
永 动 机 的 设 想 图
4
第一类永动机[演示动画]
5
பைடு நூலகம்
6
选择=结果
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7
今天是2020年6月20日星期六
大学物理演示动画
--第一类永动机
福州大学至诚学院
大学物理教研室 李培官
1
热力学第一定律
【演示动画】
第一类“永动机”
第一类永动机
第一类永动机试图在不获取能源的前 提下使体系持续地向外界输出能量。历 史上最著名的第一类永动机是法国人亨 内考在十三世纪提出的“魔轮”，十五 世纪，著名学者达芬奇也曾经设计了一 个相同原理的类似装置，1667年曾有 人将达芬奇的设计付诸实践，制造了一 部直径5米的庞大机械，但是这些装置 经过试验均以失败告终。
大学物理演示动画--迈克尔逊干涉仪-[福州大学...李培官]
![大学物理演示动画--迈克尔逊干涉仪-[福州大学...李培官]](https://img.taocdn.com/s3/m/beedd0630b4e767f5bcfce13.png)
3
2.迈克尔逊干涉仪的原理
（1）M1 和M2垂直， M1 和M2 平行；等倾干涉。
反射镜M1 M2的像M 2
2e( )
e
2
M1 M2
单 色 光
反 射
源
镜
M2
12
E 和M2 不平行；等厚干涉。
M2的像M 2 反射镜M1
2e( )
今天是2020年1月6日星期一
大学物理演示动画
--迈克尔逊干涉仪
福州大学至诚学院
大学物理教研室 李培官
第十一章.
波动光学
大学物理演示动画
迈克尔逊干涉仪
2
1.迈克尔逊干涉仪的结构
反射镜M1
单 色 光 源
分光板G1
M1 M2
G1//G2 ,与M1、M2 成450 角 。
反 射 镜 M2
1 2 补偿板 G2 E
for 2014
欢迎指导
谢谢
今天是2020年1月6日星期一
9
2
M1与M
不
2
垂
直
单 色
反
光
射
源
镜
M2
12
E
5
6
M1
b
a
M
1
M2
b1
b2
a1
a2
M1
b
a
M
1
M2
b2
b1
a2
a1
相干长度：两个分光束产生干涉效应的最大光程差δm为波 列长度Lc,δm称为相干长度。 相干时间：与相干长度对应的时间 Δt=δm/c
相干长度
7
8
Tips for Better Life
大学物理演示动画安培力福州大学李培官
Id
F I
ˆ d n
ˆ ' n
dA Id 当线圈从 1 2时，对应
的磁通由 1 2
则磁力的功：（I 不变）
F
B
A A
2 1
2
1
Id I
若电流变化：
Id
均匀磁场中，任意形状的闭合回路,不论是位置改 变还是形状改变，磁力或磁力矩作的功都等于电流与 磁通增量的乘积
今天是2019年4月14日星期日
大学物理演示动画
-----安培力
福州大学至诚学院
大学物理教研室 李培官
轨道炮演示动画【安培力的应用】
轨道炮：速度达2000米/秒
电磁轨道炮不同于当前的舰炮，它利用电流和生成的电磁力 替代化学能来发射弹丸。其弹丸射速远高于当前舰炮的弹丸 中学物理讲座 - zhpf@ustc 射速。
Tips for Better Life
欢for 迊指导 2013
谢谢
今天是2019年4月14日星期日
A I
磁场对载流线圈作用的磁力矩
F1 l1
d
a
l2
B
d
l1
I
F2Βιβλιοθήκη cn F2 b
F1
a(b)
n
B d ( c )
F2
F2
Pm
F2 F2 BIl 2
d l1 sin
Pm ISn
M Fd BIl 2 l1 sin B IS sin BPm sin 6
• 实验:电磁感应插磁铁
直流电动机的原理: 通电导线在磁场中 受安培力而运动.
• 实验探究2:感应电动势3
F I
ˆ d n
ˆ ' n
dA Id 当线圈从 1 2时，对应
的磁通由 1 2
则磁力的功：（I 不变）
F
B
A A
2 1
2
1
Id I
若电流变化：
Id
均匀磁场中，任意形状的闭合回路,不论是位置改 变还是形状改变，磁力或磁力矩作的功都等于电流与 磁通增量的乘积
今天是2019年4月14日星期日
大学物理演示动画
-----安培力
福州大学至诚学院
大学物理教研室 李培官
轨道炮演示动画【安培力的应用】
轨道炮：速度达2000米/秒
电磁轨道炮不同于当前的舰炮，它利用电流和生成的电磁力 替代化学能来发射弹丸。其弹丸射速远高于当前舰炮的弹丸 中学物理讲座 - zhpf@ustc 射速。
Tips for Better Life
欢for 迊指导 2013
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A I
磁场对载流线圈作用的磁力矩
F1 l1
d
a
l2
B
d
l1
I
F2Βιβλιοθήκη cn F2 b
F1
a(b)
n
B d ( c )
F2
F2
Pm
F2 F2 BIl 2
d l1 sin
Pm ISn
M Fd BIl 2 l1 sin B IS sin BPm sin 6
• 实验:电磁感应插磁铁
直流电动机的原理: 通电导线在磁场中 受安培力而运动.
• 实验探究2:感应电动势3
大学物理课件---其它循环的计算-[福州大学...李培官]
![大学物理课件---其它循环的计算-[福州大学...李培官]](https://img.taocdn.com/s3/m/575147f20242a8956bece48d.png)
Qab E CV ,m T 3 R T2 T1 （ ） 2 3 P2V2 PV1 3 1 R （ ） V1p 300 ( J ) 2 R R 2
p(105 Pa )
b
2
1
c
d
a
o
2
3 V (10 3 m3 )
bc为等压过程：
Qab
5 5 C P ,m T RT P2 V 500 ( J ) 2 2
p
a( p1 , V1 , T1 ) b( p1 , V 2 , T2 )
c( p 2 , V2 , T1 )
p1 4.15 10 5 Pa V1 2.0 10 2 m 3 V2 3.0 10 2 m 3
双原子气体 解： a b : 等压过程
O
V
5 CV R 2
4
2
P2 P1
1
V3 8V1
V1 V2
3
V3
V
V1 W31 Q31 vRT1 ln 3RT1 ln 2 V3
1
Q2 Q1
1
Q31 Q12
3RT1 ln 2 1 30.1% 3RT1
10
【例3】有1mol的双原子理想气体，做如图的循环 （ac为等温过程）。求：各过程中的热量、内能改 变和所做的功以及循环的效率。已知：
P
P2
P1
2 1
V1 V2
解： 1 2, p V 1 W12 ( p1 p2 )(V2 V1 ) 2 1 1 ( p2V2 p1V1 ) R (T2 T1 ) 3 2 2 V V 1 RT1 2
3
8
5 U12 vCV ,m (T2 T1 ) RT1 2 Q12 U12 W12 3RT1 P
p(105 Pa )
b
2
1
c
d
a
o
2
3 V (10 3 m3 )
bc为等压过程：
Qab
5 5 C P ,m T RT P2 V 500 ( J ) 2 2
p
a( p1 , V1 , T1 ) b( p1 , V 2 , T2 )
c( p 2 , V2 , T1 )
p1 4.15 10 5 Pa V1 2.0 10 2 m 3 V2 3.0 10 2 m 3
双原子气体 解： a b : 等压过程
O
V
5 CV R 2
4
2
P2 P1
1
V3 8V1
V1 V2
3
V3
V
V1 W31 Q31 vRT1 ln 3RT1 ln 2 V3
1
Q2 Q1
1
Q31 Q12
3RT1 ln 2 1 30.1% 3RT1
10
【例3】有1mol的双原子理想气体，做如图的循环 （ac为等温过程）。求：各过程中的热量、内能改 变和所做的功以及循环的效率。已知：
P
P2
P1
2 1
V1 V2
解： 1 2, p V 1 W12 ( p1 p2 )(V2 V1 ) 2 1 1 ( p2V2 p1V1 ) R (T2 T1 ) 3 2 2 V V 1 RT1 2
3
8
5 U12 vCV ,m (T2 T1 ) RT1 2 Q12 U12 W12 3RT1 P
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教学ppt
14
冰箱循环示意图
6
教学ppt
二 卡诺循环
1824 年法国的年青工程师卡诺提出一个工作 在两热源之间的理想循环—卡诺循环. 给出了热机 效率的理论极限值; 他还提出了著名的卡诺定理.
卡诺循环是由两个准静态等温过程和两个准静 态绝热过程组成 .
p p1 A
T1 T2
p2 p4
T1 B
W
D
p3
C
T2
V
oV1 V4
12
教学ppt
例 四冲程柴油机的理想工作过程称为狄塞尔循环。 如下图，1-2为绝热压缩，2-3为等压膨胀，3-4为
绝压热膨膨胀胀比，为4-1为等求体：降狄压塞。尔已循知环压的缩效比率r。V1，/V定2
13
教学ppt
Tips for Better Life
欢f迊or 指201导3
谢谢
今天是2020年12月5日星期六
p3
Q cd T 2
oV1 V4
V2
C
V V3
A — B 等温膨胀吸热
10
卡诺循环
A — B 等温膨胀 B — C 绝热膨胀 C — D 等温压缩 D — A 绝热压缩
Q1 Qab vRT1lnVV12
教学ppt
热机 ：持续地将热量转变为功的机器 .
11
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
教学ppt
例 四冲程汽油机的理想工作过程称为奥托循 环。如下图，1-2和3-4为绝热过程，2-3和 4-1为等体过程。定义压缩比 r V1 /。V2求：奥 托循环的效率。
公开发表，但热力学第
一定律已建立了。
8
教学ppt
热机效率
pA
c
W
d
B
o VA
VB V
高温热源
Q1
热机
W
Q2
低温热源
热机（正循环） W 0
热机效率
WQ1Q2 1Q2
Q1 Q1
Q1
注意！这里的Q都是绝对值！
9
教学ppt
理想气体卡诺循环热机效率的计算
p
p1 A Qab
T1 T2
p2 p4
T1 B
W
D
V2 V3
7
高温热源 T 1 Q1
卡诺热机
Q2 低温热源 T 2
W
教学ppt
1830年，法国萨迪·卡诺：“准确地说，
它既不会创生也不会消灭，实际上，它只改变
了它的形式。”
卡
诺
但卡诺患了猩红热，
像
脑膜炎，不幸又雪上加
霜，患了流行性霍乱，
于 1832 年 去 世 。 卡 诺 的
这一思想 ，在1878年才
今天是2020年12月5日星期六
大学物理演示动画 ---热机循环
福州大学至诚学院
大学物理教研室 李培官
教学ppt
1
1698年萨维利和1705年纽可门先后发明了蒸汽 机，当时蒸汽机的效率极低。1765年瓦特进行了重 大改进，大大提高了效率。
像瓦
特
瓦特发明的蒸汽机
2
教学ppt
3
教学ppt
热机效率
pA
c
W
d
B
o VA
VB V
高温热源
Q1
热机
W
Q2
低温热源
热机（正循环） W 0
热机效率
WQ1Q2 1Q2
Q1 Q1
Q1
注意！这里的Q都是绝对值！
4
教学ppt
卡诺致冷机（卡诺逆循环）
p
A
T1 T2
T1 B
W
D C
T2 V
o
高温热源 T 1 Q1
卡诺致冷机
Q2 低温热源 T 2
卡诺致冷机致冷系数
5
教学ppt