热学 第一章
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热力学系统（简称系统）：确定为研究对象的物体或 物体系。
外 界 ：系统以外的物质世界称为“ 外界”.
界面分类：(1)绝热壁; (2)导热壁;
系统分类：(1).开放系统:与外界既交换物质,又交换能量.
(2).封闭系统:与外界不交换物质,但交换能量. (3).孤立系统:与外界既不交换物质,又不交换能量.
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,则这两个热力学系统彼此也 必定处于热平衡.（也称热平衡定律）
C
A
B
C
A
B
A、B分别与C达到热平衡
A、B也达到热平衡
二、温度的概念
处于同一热平衡态的所有热力学系统都具有 一个共同的宏观性质，这个决定系统热平衡宏 观性质的物理量就是-------温度。
宏观理
论部分
温
度
热力学第一定律
热力学第二定律
内 容
微观理
气体动理论 (平衡态)
体 论部分 气体内的输运
系
过程(近平衡态)
第一章 第二章 第三章
第四章
第五章
物性学
部分
非 理 想 气 体、 固 体 、液 体
第六章
相
变
第七章
§0-3.热学发展简史
热学的发展史实际上就是热力学和统计物理学的 发展史，可以划分为以下几个大的时期。 一.远古~17世纪末
[说明] : 如何理解热运动? 1. 宏观物体内部大量微观粒子的一种永不停息的 无规则运动; 2. 具有统计规律性; 3. 是物质运动的一种基本形式; 4. 与其它运动形式相互转化.
3.热学:
热学以物质的热运动以及热运动与其他运动形态 之间的转化规律为其研究对象的一门学科.
§0-2.热力学系统的宏观描述和微观描述 一、热力学系统
3）它把物质看成为连续体，不考虑物质的微观结构。
2.微观理论:
从物质内部的微观结构出发,即从分子、原子的运 动及它们之间的相互作用出发,用统计的方法来研 究系统的热学性质.----称为统计物理学
统计物理学方法的优点： 能揭示热现象本质
统计物理学方法的局限性：
由于它在数学上遇到很大的困难，由 此而作出简化假设（微观模型）后所得 的理论结果与实验不能完全符合。
淮阴师院物理系
热学
主讲：金本喜
引言
§0-1 热学研究对象:
1.热现象: 与物体的冷热程度有关的物理性质及状态的变化
宏观物体的几何性质、力学性质、电磁性质、 光学性质、化学性质乃至其存在的状态等等都 与物体的冷热状态相关。
2.热运动:
组成宏观物质的大量微观粒子(原子、分子) 的无规 则运动在总体上表现出来的一种运动形态.
二.热力学系统的宏观描述和微观描述
1.宏观现象:系统在总体上表现出来的现象,凭感觉
(仪器)可以感受及测量的现象.
微观现象:原子,分子等微观粒子所发生的现象,感
觉不到,难以测量的现象.
2.宏 观 量:描述系统宏观性质的物理量. 微 观 量:描述组成系统的微观粒子的微观性质的
物理量.
3.宏观描述:用宏观量来描述系统状态的方法. 微观描述:用大量的微观量来描述系统状态的方法.
(3) 动态平衡(热动平衡)；
(4)处于平衡态的系统须同时满足三种平衡条件： 力学平衡、热平衡、化学平衡。
(5)平衡态与热平衡的区别； (6)平衡态不同于稳定态；
稳定态实例：
100 oc
金属杆
0 oc
二.状态参量 1. 定义: 描述系统宏观性质或状态的(可由实验
测定的)量.是描述平衡态性质的物理量。
主要是关于对“热本质”的定性猜想。
二.17世纪末~19世纪初 积累了大量的实验和观察事实，为热力学理论的
建立作了准备。特别是十九世纪初出现的热机理论 和热功当量原理已经包含了热力学的基本思想。
三.19世纪~20世纪初
热力学和统计物理学都获得了长足的发展，由彼 此的相互隔绝到后来的互相结合，最终导致了统 计热力学的产生。 四.20世纪初以后
2. 常见的状态参量:
力学参量：P
几何参量：V
化学参量：m 电磁参量：E B
3 . 说明: •状态参量的选择由系统本身的性质决定.
•完整描述热力学系统的平衡态，须引入 一
个热学参量---温度
•一定体积内单一成分的气体，在平衡态下， 忽略重力，用温度，体积，压强来描述。
§1.2热力学第零定律和温度
第一章 温度
•平 衡 态 状 态 参 量 • 热力学第零定律 温度 • 温标的建立 • 理想气体状态方程
§1-1 平衡态 状态参量
一、热力学系统的平衡态
1、定义：孤立系统最终达到的所有宏观性质都不
随时间变化的状态
孤立系统
真空
( p,V ,T )
p
*( p,V ,)“孤立系统”---统与外界无物质、能量交换; (2) 是一种理想状态;
三.热学的宏观理论和微观理论
1.宏观理论: 通过直接观察和实验测量，再用严密的逻辑推理方
法总结出来的有关热现象的规律.----称为热力学
热力学方法的优点： 热力学基本定律是自然界中的普适规律，具有可 靠性与普遍性。 热力学方法的局限性：
1）它只适用于粒子数很多的宏观系统；
2）它主要研究物质在平衡态下的性质；
这个时期出现了大量统计物理学和非平衡态理 论。形成了现代理论物理学最重要的一部分。
非平衡态理论还很不完善，有待继续研究和 发展。希望大家学好本专业理论，打下扎实的基 础，为热学的进一步发展作出贡献！
主要参考书目：
1. 秦允豪，《热学》，高等教育出版社 2. 赵凯华等，《热学》，高等教育出版社 3. 李椿等，《热学》，高等教育出版社 4. 肖国平，《热学》，高等教育出版社 5. 吴瑞贤等，《热学教程》，四川大学出版社 6. 徐行，《热学》，高等教育出版社 7. 张玉民等，《热学》，高等教育出版社 8. 李洪芳，《热学》，复旦大学出版社 9. 顾建中，《热学教程》，高等教育出版社 10.D.哈理德等，《物理学》（第二册），科学出版社
一. 热力学第零定律 1.热平衡
A (p1,v1)
B (p2,v2)
A (p1,v1)
B (p2,v2)
绝热壁
导热壁
两个系统用刚性壁隔开
[热接触] 通过导热壁相互接触的两个系统，
它们之间会发生热传递，这种接触称为热接触。
[热平衡] 两个系统在热接触时,通过热交换
实现新的平衡,这种平衡称为热平衡.
有时，两个系统接触后，它们的状态都不发生 变化，说明它们在接触前就已达到了热平衡。即： 热平衡的概念还可用于两个不发生热接触的系统。
外 界 ：系统以外的物质世界称为“ 外界”.
界面分类：(1)绝热壁; (2)导热壁;
系统分类：(1).开放系统:与外界既交换物质,又交换能量.
(2).封闭系统:与外界不交换物质,但交换能量. (3).孤立系统:与外界既不交换物质,又不交换能量.
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,则这两个热力学系统彼此也 必定处于热平衡.（也称热平衡定律）
C
A
B
C
A
B
A、B分别与C达到热平衡
A、B也达到热平衡
二、温度的概念
处于同一热平衡态的所有热力学系统都具有 一个共同的宏观性质，这个决定系统热平衡宏 观性质的物理量就是-------温度。
宏观理
论部分
温
度
热力学第一定律
热力学第二定律
内 容
微观理
气体动理论 (平衡态)
体 论部分 气体内的输运
系
过程(近平衡态)
第一章 第二章 第三章
第四章
第五章
物性学
部分
非 理 想 气 体、 固 体 、液 体
第六章
相
变
第七章
§0-3.热学发展简史
热学的发展史实际上就是热力学和统计物理学的 发展史，可以划分为以下几个大的时期。 一.远古~17世纪末
[说明] : 如何理解热运动? 1. 宏观物体内部大量微观粒子的一种永不停息的 无规则运动; 2. 具有统计规律性; 3. 是物质运动的一种基本形式; 4. 与其它运动形式相互转化.
3.热学:
热学以物质的热运动以及热运动与其他运动形态 之间的转化规律为其研究对象的一门学科.
§0-2.热力学系统的宏观描述和微观描述 一、热力学系统
3）它把物质看成为连续体，不考虑物质的微观结构。
2.微观理论:
从物质内部的微观结构出发,即从分子、原子的运 动及它们之间的相互作用出发,用统计的方法来研 究系统的热学性质.----称为统计物理学
统计物理学方法的优点： 能揭示热现象本质
统计物理学方法的局限性：
由于它在数学上遇到很大的困难，由 此而作出简化假设（微观模型）后所得 的理论结果与实验不能完全符合。
淮阴师院物理系
热学
主讲：金本喜
引言
§0-1 热学研究对象:
1.热现象: 与物体的冷热程度有关的物理性质及状态的变化
宏观物体的几何性质、力学性质、电磁性质、 光学性质、化学性质乃至其存在的状态等等都 与物体的冷热状态相关。
2.热运动:
组成宏观物质的大量微观粒子(原子、分子) 的无规 则运动在总体上表现出来的一种运动形态.
二.热力学系统的宏观描述和微观描述
1.宏观现象:系统在总体上表现出来的现象,凭感觉
(仪器)可以感受及测量的现象.
微观现象:原子,分子等微观粒子所发生的现象,感
觉不到,难以测量的现象.
2.宏 观 量:描述系统宏观性质的物理量. 微 观 量:描述组成系统的微观粒子的微观性质的
物理量.
3.宏观描述:用宏观量来描述系统状态的方法. 微观描述:用大量的微观量来描述系统状态的方法.
(3) 动态平衡(热动平衡)；
(4)处于平衡态的系统须同时满足三种平衡条件： 力学平衡、热平衡、化学平衡。
(5)平衡态与热平衡的区别； (6)平衡态不同于稳定态；
稳定态实例：
100 oc
金属杆
0 oc
二.状态参量 1. 定义: 描述系统宏观性质或状态的(可由实验
测定的)量.是描述平衡态性质的物理量。
主要是关于对“热本质”的定性猜想。
二.17世纪末~19世纪初 积累了大量的实验和观察事实，为热力学理论的
建立作了准备。特别是十九世纪初出现的热机理论 和热功当量原理已经包含了热力学的基本思想。
三.19世纪~20世纪初
热力学和统计物理学都获得了长足的发展，由彼 此的相互隔绝到后来的互相结合，最终导致了统 计热力学的产生。 四.20世纪初以后
2. 常见的状态参量:
力学参量：P
几何参量：V
化学参量：m 电磁参量：E B
3 . 说明: •状态参量的选择由系统本身的性质决定.
•完整描述热力学系统的平衡态，须引入 一
个热学参量---温度
•一定体积内单一成分的气体，在平衡态下， 忽略重力，用温度，体积，压强来描述。
§1.2热力学第零定律和温度
第一章 温度
•平 衡 态 状 态 参 量 • 热力学第零定律 温度 • 温标的建立 • 理想气体状态方程
§1-1 平衡态 状态参量
一、热力学系统的平衡态
1、定义：孤立系统最终达到的所有宏观性质都不
随时间变化的状态
孤立系统
真空
( p,V ,T )
p
*( p,V ,)“孤立系统”---统与外界无物质、能量交换; (2) 是一种理想状态;
三.热学的宏观理论和微观理论
1.宏观理论: 通过直接观察和实验测量，再用严密的逻辑推理方
法总结出来的有关热现象的规律.----称为热力学
热力学方法的优点： 热力学基本定律是自然界中的普适规律，具有可 靠性与普遍性。 热力学方法的局限性：
1）它只适用于粒子数很多的宏观系统；
2）它主要研究物质在平衡态下的性质；
这个时期出现了大量统计物理学和非平衡态理 论。形成了现代理论物理学最重要的一部分。
非平衡态理论还很不完善，有待继续研究和 发展。希望大家学好本专业理论，打下扎实的基 础，为热学的进一步发展作出贡献！
主要参考书目：
1. 秦允豪，《热学》，高等教育出版社 2. 赵凯华等，《热学》，高等教育出版社 3. 李椿等，《热学》，高等教育出版社 4. 肖国平，《热学》，高等教育出版社 5. 吴瑞贤等，《热学教程》，四川大学出版社 6. 徐行，《热学》，高等教育出版社 7. 张玉民等，《热学》，高等教育出版社 8. 李洪芳，《热学》，复旦大学出版社 9. 顾建中，《热学教程》，高等教育出版社 10.D.哈理德等，《物理学》（第二册），科学出版社
一. 热力学第零定律 1.热平衡
A (p1,v1)
B (p2,v2)
A (p1,v1)
B (p2,v2)
绝热壁
导热壁
两个系统用刚性壁隔开
[热接触] 通过导热壁相互接触的两个系统，
它们之间会发生热传递，这种接触称为热接触。
[热平衡] 两个系统在热接触时,通过热交换
实现新的平衡,这种平衡称为热平衡.
有时，两个系统接触后，它们的状态都不发生 变化，说明它们在接触前就已达到了热平衡。即： 热平衡的概念还可用于两个不发生热接触的系统。