大学热学知识点总结
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大一热学知识点热学是物理学的一个重要分支,研究热量的传递、转化和性质变化。
在大一的学习中,热学是一门基础而又关键的学科。
下面,我将为大家介绍大一热学的几个重要知识点。
一、热量与温度的概念及单位热量是物体间传递的能量,它与物体的温度密切相关。
在热学中,热量的单位是焦耳(J)。
温度是物体内部微观粒子的热运动程度的物理量,常用的单位是摄氏度(℃)或开尔文(K)。
在热学中,摄氏度和开尔文之间的关系是:K=℃+273.15。
二、热平衡和热传导定律当两个物体处于接触状态,并且它们的温度相同时,我们说它们达到了热平衡。
热平衡是热学中一个重要的基本概念。
热传导是指热量从热量较高的物体传递到热量较低的物体的过程。
根据热传导的性质,我们可以得出热传导的定律:热流的大小正比于温度差和传导物体的导热性能,反比于物体之间的距离。
热传导的单位是焦耳/秒(J/s),也可以用瓦特(W)表示。
三、热胀冷缩现象与热膨胀系数物体在受热时会发生热胀,温度降低时会发生冷缩。
热胀冷缩是物体因温度变化而引起的尺寸变化现象。
热膨胀系数是描述物体热胀冷缩性质的一个物理量。
它表示单位温度升高(或降低)时,物体长度的相对增量。
不同物质的热膨胀系数不同,单位是1/℃。
常见的热膨胀系数有线膨胀系数、面膨胀系数和体膨胀系数。
四、理想气体状态方程与压强和温度的关系理想气体状态方程是描述理想气体状态的一个重要公式。
它可以表示为PV=nRT,其中P是气体的压强,V是气体的体积,n是气体的摩尔数,R是气体常数,T是气体的绝对温度。
根据理想气体状态方程,我们可以得出气体的压强和温度成正比的关系,即当气体的体积和物质的量不变时,气体的压强与温度成正比。
五、热容与比热容热容是物体吸收或释放单位热量时的温度变化量。
它是描述物体热力学性质的一个重要参数。
比热容是热容的一种相对值,它表示单位质量物质吸收或释放单位热量时的温度变化量。
常用的比热容单位是焦耳/(千克·开尔文)(J/(kg·K))。
大学热学知识点总结图一、热力学基础知识1. 温度、热量和热平衡温度是物质内部微观运动的表现,热量是能量的一种形式,热平衡是指两个系统之间不再有能量的净传递。
2. 热力学第一定律能量守恒定律,在自然界中能量不会自行减少或增加。
3. 热力学第二定律热量不会自发地由低温物体传递给高温物体,熵增加原理。
4. 热力学第三定律当温度趋近于绝对零度时,任何实体的熵均趋于零,即系统的熵在温度趋近绝对零度时趋于一个常数。
5. 理想气体理想气体状态方程和理想气体内能的表达式。
6. 凝固和融化物质由固态转变为液态称为融化,由液态转变为固态称为凝固。
凝固和融化温度是由物质特性决定的。
二、热力学循环1. 卡诺循环卡诺循环是热机的理想循环,包括等温膨胀、绝热膨胀、等温压缩和绝热压缩四个过程。
2. 斯特林循环斯特林循环是一种热机的实际循环,包括等温膨胀、绝热膨胀、等温压缩和绝热压缩四个过程。
3. 高尔辛循环高尔辛循环是一种蒸汽轮机工作的热力循环过程,包括等压加热、等容膨胀、等压冷凝和等容压缩四个过程。
三、热力学系统1. 开放系统与闭合系统开放系统和闭合系统能够与外界进行物质、能量交换。
2. 热力学过程等容过程、等压过程、等温过程、绝热过程。
3. 热力学函数内能、焓、吉布斯自由能、哈密顿函数等热力学函数的定义和性质。
四、热传导1. 热传导的基本定律傅里叶热传导定律、傅里叶热传导方程、热导率概念。
2. 热传导的应用导热系数、传热表面积、传热温度差、传热距离等参数。
3. 热传导的热阻和导热系数热阻的概念和计算、导热系数的概念和计算。
五、热辐射1. 热辐射的基本定律斯特藩—玻尔兹曼定律、维恩位移定律、铂居—史恩定律。
2. 黑体辐射和表面发射系数黑体的定义、黑体的吸收、发射和反射的关系。
3. 热辐射的热平衡和热不平衡热辐射的观测和应用。
六、热功学1. 热功学的基本定律各态函数、热力学基本关系和亥姆霍兹自由能、君体—吉布斯函数的性质。
2. 熵增加原理和热功学过程热功学过程的熵增加原理,等熵过程、绝热过程等。
大一热学知识点总结热学是物理学的重要分支,研究热量的传递、转化和守恒的规律。
在大一学习中,我们对热学有了初步的了解,下面是对大一热学知识点的总结。
一、热力学基本概念1. 热力学系统:指所研究的物体或物质的范围,包括研究对象和周围环境。
2. 热平衡:指热力学系统内部各部分热量的传递达到平衡状态。
3. 热力学第一定律:能量守恒定律,能量可从一种形式转化为另一种形式,但总能量不变。
二、热力学过程与循环1. 等压过程:系统在恒定的压强下进行,体积发生变化。
2. 等容过程:系统的体积保持不变,在容器中发生的过程。
3. 等温过程:系统与周围环境保持温度不变。
4. 绝热过程:系统与外界不进行热量的交换。
5. 热力学循环:系统经历一系列过程后回到初始状态的过程。
三、热力学定律和公式1. 热力学第二定律:热量不会自发地从低温物体传递到高温物体,热量的自发流动方向是从高温到低温。
2. 卡诺循环效率:决定于两个温度之比,既高温与低温的比值。
3. 热力学温标:绝对温度,以绝对零度为零点的温标。
4. 热容量:表示物体吸收或释放热量的能力,单位是焦耳/摄氏度。
5. 等温线和绝热线:在PV图上代表不同过程的曲线。
四、热力学方程1. 理想气体状态方程:PV = nRT,关系压强、体积、物质的摩尔数和温度。
2. 等温变化的理想气体方程:P₁V₁ = P₂V₂,表示等温变化时的物态方程。
3. 等压变化的理想气体方程:V₁/T₁ = V₂/T₂,表示等压变化时的物态方程。
4. 等容变化的理想气体方程:P₁/T₁ = P₂/T₂,表示等容变化时的物态方程。
五、热力学热传导和传热1. 热传导:热量通过物体内部颗粒之间的碰撞传递的过程。
2. 导热系数:衡量物质传热能力的物理量。
3. 热传导的计算:热传导率 = 导热系数 ×断面积 ×温度差 / 材料的厚度。
4. 对流传热:液体或气体中由于温度差而产生的流体运动传递热量。
热学是研究热力学现象和热力学规律的学科,是物理学的一个重要分支。
下面是热学基本知识点的汇总:一、温度和热量1.温度:物体的温度是指物体内部分子的平均动能大小,通常用摄氏度或开尔文度表示。
2.热量:物体内部分子之间的相互作用能量,通常用焦耳(J)或卡路里(cal)表示。
热量可以传递,可以使物体的温度发生变化。
二、热力学定律1.热力学第一定律:能量守恒定律,即能量不会凭空消失,也不会凭空产生,只能从一种形式转化为另一种形式,总能量守恒。
2.热力学第二定律:热量不可能自发地从低温物体传递到高温物体,热量只能从高温物体传递到低温物体,且在传递过程中必然伴随着熵的增加。
3.热力学第三定律:当温度趋于绝对零度时,所有物质的熵趋于一个常数值,即绝对零度时的熵为零。
三、热力学过程1.等温过程:在等温过程中,物体的温度保持不变,热量和功相等。
2.绝热过程:在绝热过程中,物体没有与外界交换热量,只有通过功来改变内能。
3.等压过程:在等压过程中,物体的压强保持不变,热量和焓相等。
4.等体过程:在等体过程中,物体的体积保持不变,热量和内能相等。
四、热力学循环热力学循环是指在一定条件下,经过一系列热力学过程后,使物体回到原来的状态的过程。
常见的热力学循环有卡诺循环、斯特林循环、布雷顿循环等。
五、热力学量1.熵(S):热力学系统的无序程度,是热力学基本量之一,通常用焦耳/开尔文(J/K)表示。
2.内能(U):热力学系统的总能量,包括其分子内能和势能,通常用焦耳(J)表示。
3.焓(H):热力学系统的总能量加上其对外界做功所消耗的能量,通常用焦耳(J)表示。
4.自由能(F):热力学系统可能产生的最大功,通常用焦耳(J)表示。
热学教程知识点总结归纳热学是物理学的一个重要分支,研究热量的传递、热力学过程、热平衡等现象。
在工程和科学领域中应用广泛,因此掌握热学知识对于理解自然界的各种现象和解决实际问题都至关重要。
下面我们将对热学的一些重要知识点进行总结和归纳,希望能给大家带来帮助。
一、热力学基本概念1. 系统和环境:热力学中将研究对象称为系统,而系统外部的部分称为环境。
2. 热平衡:当系统和环境之间没有能量交换时,它们达到了热平衡。
3. 热力学参数:压强、体积、温度和物质的量是热力学中常用的参数。
二、热力学过程1. 等温过程:在等温条件下,系统的温度保持不变。
2. 绝热过程:在绝热条件下,系统与环境之间没有热量交换。
3. 等容过程:在等容条件下,系统的体积保持不变。
4. 等压过程:在等压条件下,系统的压强保持不变。
三、热力学定律1. 热力学第一定律:能量守恒定律,能量可以从一种形式转化为另一种形式,但总能量不变。
2. 热力学第二定律:热量不能自发地从低温物体传递到高温物体,温度差可以产生功,但不能完全转化为功。
3. 热力学第三定律:当温度接近绝对零度时,系统的熵趋于零。
四、热力学系统1. 封闭系统:系统内能量可以进行交换,但质量不变。
2. 开放系统:系统内能量和质量都可以进行交换。
3. 绝热系统:系统与环境之间没有热量和物质交换。
五、状态方程和状态函数1. 状态方程:描述系统状态的物理规律。
2. 状态函数:系统状态的函数,与系统的历史和路径无关。
六、热力学循环1. 卡诺循环:理想的可逆循环,包括等温膨胀、绝热膨胀、等温压缩和绝热压缩四个过程。
2. 斯特林循环:由等温膨胀、等容加热、等温压缩和等容冷却组成。
3. 布雷顿循环:包括等压加热、等容膨胀、等压冷却和等容压缩四个过程。
七、热传导1. 导热系数:描述材料导热性能的常量。
2. 热传导方程:描述热量在物质中传导的定律。
八、热辐射1. 黑体辐射:理想的热辐射体,可以完全吸收和发射辐射。
热学内容知识点总结热学的主要内容包括热力学和热传导学。
热力学是热学的基础,它研究热量和功的相互转化过程,以及物质在不同温度下的性质和行为。
热传导学则是研究热量在物体中的传播和传递规律。
此外,热学还涉及到热辐射和相变等内容。
热学在工程技术中有着广泛的应用,如热力机械、制冷空调、火箭发动机等都是依据热学原理来设计和工作的。
在热学的学习过程中,有一些重要的知识点需要我们重点掌握。
下面我们就来总结一下热学的重要知识点。
1. 热力学基本概念热学的基本概念包括热平衡、热容量、热力学系统、热力学过程等。
热平衡是指在相互接触的物体之间,不存在能量的净交换,它们的温度不再发生变化的状态。
热容量是物体对热量的吸收能力的度量,它是指物体温度升高一个度所需的热量。
热力学系统是研究的对象,可以是封闭系统、开放系统或孤立系统。
热力学过程是指系统从一个状态变为另一个状态的过程,包括等容过程、等压过程、等温过程、绝热过程等。
2. 热力学定律热学定律是热学研究的基础,包括热力学第一定律、热力学第二定律、热力学第三定律等。
热力学第一定律是能量守恒定律的推论,它表明热量和功是可以相互转化的。
热力学第二定律是热过程方向性的定律,它表明热量不会自发地从低温物体传到高温物体,也就是热量不会自发地从冷的地方传到热的地方。
热力学第三定律则是介绍了绝对零度的概念,它规定在绝对零度时物体的熵为零。
3. 热力学循环热力学循环是指一个系统在不断地被热源加热和被冷源散热的过程中所经历的一系列热力学过程。
热力学循环包括卡诺循环、斯特林循环、布雷顿循环等。
卡诺循环是一个理想的热力学循环,它由等温膨胀、绝热膨胀、等温压缩、绝热压缩四个过程组成。
卡诺循环具有最高的效率,它为热机的效率提供了理论上的极限。
4. 热力学参数热力学参数是热学研究中的重要内容,包括温度、热量、功、熵等。
温度是物体内能的一种度量,它是物体热平衡状态的一种指标。
热量是热能的转移形式,它是物体之间由于温度差产生的能量交换。
大一热学章节知识点梳理
大一热学一般包括以下几个章节:热力学基本概念、热力学过程、气体分子动理论、杨氏模型、热传导、热辐射和热力学第一定律。
1.热力学基本概念:
a.热、温度、热平衡、热力学系统的概念及基本性质。
b.简单系统与复合系统。
c.宏观状态和微观状态的区别。
d.焓、压强、体积和温度的关系。
2.热力学过程:
a.等压过程、等容过程、等温过程、绝热过程的基本概念和性质。
b.理想气体状态方程和摩尔气体状态方程的推导和应用。
c.等温扩张、等容加热等过程的计算问题。
3.气体分子动理论:
a.理想气体模型的假设。
b.气体分子的运动状态和分布速率。
c.理想气体的分子平均动能和平均自由程。
4.杨氏模型:
a.杨氏模型的基本假设和推导过程。
b.真实气体与杨氏模型的比较。
c.统计力学与杨氏模型的关系。
5.热传导:
a.热传导的基本概念和机制。
b.热传导的数学模型。
c.热传导的应用和问题求解。
6.热辐射:
a.热辐射的基本概念和性质。
b.热辐射的黑体辐射和普朗克定律。
c.热辐射的应用和问题求解。
7.热力学第一定律:
a.热力学第一定律的基本概念和表述。
b.等温过程和绝热过程中的热量传递。
c.热力学第一定律的应用和问题求解。
以上是大一热学章节的主要知识点梳理,每个章节都有其重要性和应用性。
在学习过程中,可以结合实际应用和例题进行理解和掌握。
此外,还可以通过实验和实践来加深对热学知识的理解和应用能力。
热学基本概念知识点总结热学是物理学中的一个重要分支,研究的是物体内部及与周围环境之间的能量传递和转化规律。
在热学中有一些基本概念和原理,掌握这些知识点对于理解热学的基本原理和应用具有重要意义。
本文将对热学的基本概念知识点进行总结,帮助读者快速了解热学的基础知识。
1. 温度和热量温度是物体内部分子或原子运动的剧烈程度的度量。
热量是能够使物体温度升高或降低的能量。
温度和热量的单位分别是摄氏度(℃)和焦耳(J)。
2. 热平衡和热力学第零定律当两个物体处于热平衡状态时,它们之间不存在热量的传输。
热力学第零定律指出,如果两个物体分别与第三个物体处于热平衡状态,那么这两个物体也处于热平衡状态。
3. 热传导和导热系数热传导是物质内部热量传递的过程,导热系数是描述物质导热性能的物理量。
导热系数越大,物质的导热能力越强。
4. 热容和比热容热容是物体吸收或释放单位温度变化时所需的热量。
比热容是单位质量物质所吸收或释放的单位温度变化时所需的热量。
不同物质的比热容不同,常用的比热容单位是焦耳/(克·摄氏度)。
5. 热膨胀和热膨胀系数热膨胀是物体在受热时体积或长度的变化。
热膨胀系数是描述物体在单位温度变化下长度或体积变化的比例关系。
不同物质的热膨胀系数不同,常用的热膨胀系数单位是1/摄氏度。
6. 热力学第一定律热力学第一定律,也称能量守恒定律,表示能量在物体内部的转化和传递过程中始终保持不变。
它建立了能量变化与热量和功之间的关系,即ΔU = Q - W,其中U表示内能,Q表示吸热,W表示做功。
7. 热力学第二定律热力学第二定律描述了热量的自然流动方向和能量转化的不可逆过程。
其中熵增原理是热力学第二定律的重要表述,即在孤立系统中,熵不会减少,只会增加或保持不变。
8. 热机和热效率热机是利用热能向其他形式的能量转化的机器,例如蒸汽机、内燃机等。
热效率表示热机输出功的比例,通常用η表示,η=|W|/|Qh|,其中|W|表示输出功,|Qh|表示输入热量。
大一物理热学总结知识点热学是大一物理课程中的一部分,研究热能的传递、转化和计量。
下面将对大一物理热学课程中的重要知识点做一个总结。
一、温度和热平衡1. 温度:温度是物体分子平均动能的度量,可以通过温度计进行测量。
2. 热平衡:热平衡是指两个物体之间没有温度差异,热量不再流动。
二、热量与热容量1. 热量:热量是物体间能量的传递方式,沿着温度梯度从高温物体流向低温物体。
2. 热容量:热容量是物体温度升高单位温度所吸收的热量。
热容量可用公式Q=mCΔT计算,其中Q表示吸收的热量,m表示物体质量,C表示物体的比热容,ΔT表示温度变化。
三、传热方式1. 热传导:热传导是指热量通过物质内部传递,取决于物质的导热性能和温度梯度。
2. 热对流:热对流是指流体内部和流体与固体表面之间的热量传递方式,取决于流体的流动性质。
3. 热辐射:热辐射是指热量通过电磁波辐射传递,不需要物质介质,可以在真空中传递。
四、热力学第一定律热力学第一定律是对能量守恒定律在热学中的应用,用来描述热量转化为其他形式能量的过程。
热力学第一定律可以表示为:ΔU = Q - W,其中ΔU表示系统内能的变化,Q表示吸收的热量,W表示对外界做功。
五、热机和热效率1. 热机:热机是将热量转化为功的装置,常见的热机有蒸汽机和内燃机等。
2. 热效率:热效率是指热机的输出功与输入热量之比,可用公式η = W/QH计算,其中W表示输出功,QH表示输入热量。
六、热力学第二定律热力学第二定律是热学领域的基本定律之一,描述了热能的自发转化方向。
热力学第二定律有多种表述方式,如开尔文表述和克劳修斯表述。
七、热力学循环热力学循环是指在一定条件下,热能从高温物体转化为功并完全或部分返还给低温物体的过程。
常见的热力学循环有卡诺循环和斯特林循环等。
八、熵和热力学第二定律熵是描述系统无序度的物理量,热力学第二定律可以表述为对于一个孤立系统,其熵要么增加,要么保持不变,不会减小。
热学基本知识点汇总1. 热学的定义与研究对象热学是物理学的一个分支,研究物质内部能量的转换与传递规律,以及与温度、热量和功相关的现象和性质。
2. 温度与热平衡温度是描述物体冷热程度的物理量,常用单位是摄氏度(℃)或开尔文(K)。
热平衡指处于相同温度下的物体之间不存在净热流。
3. 理想气体状态方程理想气体状态方程描述了理想气体的压强、体积和温度之间的关系。
它可以用以下公式表示: PV = nRT 其中,P是气体的压强,V是气体的体积,n是气体的摩尔数,R是气体常数(8.314 J/(mol·K)),T是气体的绝对温度。
4. 理想气体定律理想气体定律包括玻意耳定律、查理定律和盖-吕萨克定律。
- 玻意耳定律:在恒温条件下,理想气体的体积与压强成反比。
- 查理定律:在恒压条件下,理想气体的体积与温度成正比。
- 盖-吕萨克定律:在恒量条件下,理想气体的压强与温度成正比。
5. 热力学第一定律热力学第一定律是能量守恒定律在热学中的表述。
它指出,系统吸收的热量等于系统对外界做功和系统内部能量变化之和。
6. 理想气体的内能理想气体的内能是由于分子无规则运动而产生的能量。
根据理想气体状态方程可以得出,理想气体的内能只与温度有关。
7. 热容与比热容热容指单位质量物质升高1摄氏度所需吸收或放出的热量。
比热容是单位质量物质升高1摄氏度所需吸收或放出的热量与物质种类无关时所用到的术语。
8. 相变与相变潜热相变是物质由一种状态转变为另一种状态时发生的现象。
相变潜热是单位质量物质在相变过程中吸收或放出的热量。
9. 热传导热传导是指物体内部由高温区向低温区传递热量的过程。
它遵循傅里叶定律,即热流密度与温度梯度成正比。
10. 热辐射热辐射是指物体由于内部热运动而产生的电磁波辐射。
根据普朗克定律和斯特藩-玻尔兹曼定律,可以描述黑体辐射的能谱密度和总辐射功率。
11. 熵与熵增原理熵是描述系统混乱程度的物理量,也可以理解为系统的无序程度。
大学物理热学知识点一、理论基础力学1、运动学参照系。
质点运动的位移和路程,速度,加速度。
相对速度。
矢量和标量。
矢量的制备和水解。
匀速及匀速直线运动及其图象。
运动的合成。
抛体运动。
圆周运动。
刚体的对应状态和绕定轴的旋转。
2、牛顿运动定律力学中常用的几种力牛顿第一、二、三运动定律。
惯性参照系的概念。
摩擦力。
弹性力。
胡克定律。
万有引力定律。
光滑球壳对壳内和壳外质点的引力公式(不建议求出)。
开普勒定律。
行星和人造卫星的运动。
3、物体的平衡共点力促进作用下物体的均衡。
力矩。
刚体的均衡。
战略重点。
物体平衡的种类。
4、动量冲量。
动量。
动量定理。
动量守恒定律。
反冲运动及火箭。
5、机械能功和功率。
动能和动能定理。
重力势能。
引力势能。
质点及光滑球壳壳内和壳外的引力势能公式(不建议求出)。
弹簧的弹性势能。
功能原理。
机械能守恒定律。
相撞。
6、流体静力学恒定流体中的应力。
浮力。
7、振动简揩振动。
振幅。
频率和周期。
位相。
振动的图象。
参考圆。
振动的速度和加速度。
由动力学方程确认四极振动的频率。
阻尼振动。
受迫振动和共振(定性了解)。
8、波和声横波和纵波。
波长、频率和波速的关系。
波的图象。
波的干预和绕射(定性)。
声波。
声音的响度、音调和音品。
声音的共鸣。
乐音和噪声。
热学1、分子动理论原子和分子的量级。
分子的热运动。
布朗运动。
温度的微观意义。
分子力。
分子的动能和分子间的势能。
物体的内能。
2、热力学第一定律热力学第一定律。
3、气体的性质热力学温标。
理想气体状态方程。
普适气体恒量。
理想气体状态方程的微观解释(定性)。
理想气体的内能。
理想气体的等容、等压、等温和绝热过程(不要求用微积分运算)。
4、液体的性质流体分子运动的特点。
表面张力系数。
浸润现象和毛细现象(定性)。
5、液态的性质晶体和非晶体。
空间点阵。
液态分子运动的特点。
6、物态变化熔融和凝结。
熔点。
熔解热。
蒸发和凝结。
饱和汽压。
沸腾和沸点。
汽化热。
临界温度。
液态的升华。
空气的湿度和湿度计。
热学复习大纲热力学第零定律:在不受外界影响的情况下,只要A 和B 同时与C 处于热平衡,即使A 和B 没有接触,它们仍然处于热平衡状态,这种规律被称为热力学第零定律。
1)选择某种测温物质,确定它的测温属性; 经验温标三要素: 2)选定固定点;3)进行分度,即对测温属性随温度的变化关系作出规定。
经验温标:理想气体温标、华氏温标、兰氏温标、摄氏温标 (热力学温标是国际实用温标不是经验温标) 理想气体微观模型1、分子本身线度比起分子间距小得多而可忽略不计2、除碰撞一瞬间外,分子间互作用力可忽略不计。
分子在两次碰撞之间作自由的匀速直线运动;3、处于平衡态的理想气体,分子之间及分子与器壁间的碰撞是完全弹性碰撞;4、分子的运动遵从经典力学的规律:在常温下,压强在数个大气压以下的气体,一般都能很好地满足理想气体方程。
处于平衡态的气体均具有分子混沌性单位时间内碰在单位面积器壁上的平均分子数 压强的物理意义分子平均平动动能2k 21v m =ε 温度的微观意义 kT v m t 23212==ε 绝对温度是分子热运动剧烈程度的度量是分子杂乱无章热运动的平均平动动能,它不包括整体定向运动动能。
粒子的平均热运动动能与粒子质量无关,而仅与温度有关 气体分子的均方根速率mrms M RTmkTv v 332=== 范德瓦耳斯方程1、分子固有体积修正2、分子吸引力修正k 32εn p =统计关系式宏观可测量量 微观量的统计平均值RT M m b M m V V a M m p V m mol RT b V V ap mm m m m=-⋅+=-+])()][()([:,,)1(,))((:222则范氏方程为体积为若气体质量为范氏气体范德瓦耳斯方程平均值运算法则设)(u f 是随机变量u 的函数, 则)()()()(u g u f u g u f +=+ 若c 为常数,则 )()(u f c u cf =若随机变量u 和随机变量v 相互统计独立。
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。
大学物理热学知识点归纳总结在大学物理中,热学是一个重要的分支学科,研究热与能量的传递、转化以及物体的热性质。
下面将对大学物理热学的知识点进行归纳总结,帮助读者更好地理解和掌握这一领域的知识。
一、热传递1. 热传递方式热传递主要有三种方式:传导、对流和辐射。
传导是通过物质内部的分子碰撞传递能量;对流是通过流体的运动传递能量;辐射是通过波的传播传递能量。
2. 热传导定律热传导可以用傅里叶定律来描述,该定律表示热流密度与温度梯度成正比。
热传导系数是描述物质导热性能的物理量。
3. 对流换热对流换热是通过流体对流传热的现象,常见的例子包括空气对流、水的对流等。
对流换热可以通过牛顿冷却定律进行计算。
4. 辐射换热辐射换热是通过电磁波的辐射传递能量,不需要介质参与。
斯特藩-玻尔兹曼定律描述了辐射换热的关系,还有黑体辐射以及斯特藩定律可用于描述辐射换热的各种特性。
二、热力学1. 温度和热量温度是物体内部分子热运动的强弱程度的度量,用热力学温标来表示;热量是物体之间传递的热能。
2. 理想气体状态方程理想气体状态方程描述了气体的状态参数之间的关系,一般形式为PV = nRT,其中P是气体的压强,V是体积,n是物质的物质量,R是理想气体常数,T是温度。
3. 热力学第一定律热力学第一定律是能量守恒定律在热学过程中的表现,表示了热量与功的转化关系。
ΔU = Q - W,其中ΔU是内能变化,Q是吸收的热量,W是对外界做的功。
4. 热力学第二定律热力学第二定律描述了自然界热现象发生的方向性,主要有熵增定律和开尔文定律。
熵增定律指出自发过程的总熵增不会小于零,开尔文定律则根据热机和热泵的运行原理提出了热力学温标的概念。
三、热量传递的应用1. 热膨胀热膨胀是物体随着温度变化而引起的体积、长度等物理量的变化。
线膨胀、面膨胀和体膨胀是常见的热膨胀现象,可以通过热膨胀系数进行定量描述。
2. 热传感器热传感器是利用物体温度变化引起的一些物性变化进行温度测量的装置,如热电偶、热电阻等。
大学热学知识点总结热学是物理学中的重要分支之一,主要研究热的传递、转化以及与物质的相互作用等现象。
在大学物理课程中,热学是必不可少的一部分。
本文将对大学热学的一些基本知识点进行总结,帮助读者更好地理解热学的概念和原理。
1.温度和热平衡温度是物体内部微观粒子运动状态的一种量化描述。
热平衡是指两个物体之间没有热量交换的状态。
热平衡的条件是两个物体的温度相等,达到热平衡后,它们的温度将保持不变。
2.热量和内能热量是物体之间由于温度差而传递的能量。
内能是物体内部微观粒子的总能量,包括宏观运动能、分子势能和分子动能等。
热量的传递是由于温度差引起的内能的传递。
3.热传导热传导是指物体内部热量的传递过程。
在热传导中,热量由高温区域传递到低温区域,直到两个区域的温度达到平衡。
热传导的速率取决于物体的导热性质、温度差和物体的几何形状等因素。
4.热容和比热容热容是物体吸收或释放单位温度变化时所需的热量。
比热容是单位质量物质所需的热量。
不同物质的比热容不同,比热容可以用来比较物质的热量储存能力。
5.热膨胀热膨胀是物体在受热时体积增大的现象。
物体受热后,内部粒子的振动增强,使物体的平均间距增大,从而导致物体的体积膨胀。
热膨胀的程度可以通过热膨胀系数来描述。
6.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和性质之间的关系。
根据理想气体状态方程,气体的压强、体积和温度之间存在一定的比例关系。
理想气体状态方程可以用来计算气体的性质和状态变化。
7.热力学第一定律热力学第一定律是能量守恒定律在热学中的应用。
根据热力学第一定律,系统吸收的热量等于系统对外界做的功和系统内能的增加之和。
热力学第一定律可以用来分析热力学系统的能量转化和守恒。
8.熵和热力学第二定律熵是一个衡量系统无序程度的物理量。
根据热力学第二定律,熵在任何孤立系统内总是增加的。
热力学第二定律描述了自然界中热量传递的方向性和不可逆性。
9.热力学循环热力学循环是指在一定条件下气体或其他工质通过一系列热力学过程完成一定的功的循环过程。
期末热学知识点总结1. 热力学的基本概念和原理2. 热力学系统的性质和态描述3. 热力学过程4. 热力学定律5. 热力学方程6. 热力学函数7. 热力学循环8. 热力学方程应用9. 热传导、对流、辐射10. 热力学与其他学科的关系11. 热力学的应用领域---热学(Thermodynamics)是物理学的一个重要分支,研究物质的热力学性质和能量转化。
热学的基本概念和原理是热力学体系的基础和核心,牵涉到大量的物理现象和理论。
期末热学知识点总结的目的在于梳理和归纳这些知识点,帮助学生加深对热学领域的理解和掌握。
一、热力学的基本概念和原理热力学研究的基本问题是物体的热、机械能量转化和传递规律。
热力学将物质视为微观粒子的集合,通过统计方法揭示物质的宏观性质。
热学的基本原理包括能量守恒原理、熵增加原理、热平衡原理等。
二、热力学系统的性质和态描述热力学系统是研究对象的基本概念,包括孤立系统、封闭系统、开放系统。
系统的态描述是热学研究的重点,包括状态方程、状态函数、状态量等。
三、热力学过程热力学过程是系统从一个状态转变到另一个状态的全过程。
常见的热力学过程包括等容过程、等压过程、等温过程、绝热过程等。
热力学过程的特点和基本规律是热学研究的难点之一。
四、热力学定律热力学定律是热学研究的基础,包括热力学第一定律、热力学第二定律等。
这些定律揭示了系统在能量转化和传递过程中的基本规律和限制。
五、热力学方程热力学方程是研究热学系统的数学描述和基本工具,包括麦克斯韦关系、亥姆霍兹自由能、吉布斯函数等。
这些方程通过物质的性质和状态描述,为热学研究提供了重要的理论基础。
六、热力学函数热力学函数是描述系统状态和性质的重要工具,包括内能、焓、自由能等。
这些函数能够揭示系统的内在规律和特性,对于研究系统的能量转化和传递过程有着重要的作用。
七、热力学循环热力学循环是热学研究的重要对象,包括卡诺循环、斯特林循环、布雷顿循环等。
这些循环通过不同的方式实现能量转化和传递,展现了热学系统的能量效率和性能。
热学归纳总结热学是物理学中的一个重要分支,研究能量传递、换热以及热力学过程等。
它对于解释自然界中的热现象,如热传导、热辐射以及热力学循环等有着重要的作用。
在热学的学习过程中,我们可以将其内容总结为以下几个主要方面:热传导、热辐射、热容与比热、热力学循环和热力学第零、第一、第二定律等。
一、热传导热传导是指热量在不同温度的物体之间通过直接接触而传递的过程。
根据传导介质的不同,可以分为固体的热传导、液体的热传导以及气体的热传导。
固体的热传导是最常见的,其中最重要的参量是热导率。
热导率是固体导热性能的一个基本特征,可以通过热传导定律来描述。
二、热辐射热辐射是物体因其温度而发出的电磁辐射。
根据普朗克辐射定律和斯特藩-玻尔兹曼定律,热辐射的强度与温度和辐射面积有关。
当物体的温度升高时,其辐射强度也会相应增加。
对于黑体辐射而言,其辐射强度与波长的关系可以由维恩位移定律和斯特藩-玻尔兹曼定律来描述。
三、热容与比热热容是指物体吸收或释放一定量热量时所发生的温度变化。
热容的数值大小与物体的质量和材料有关。
比热则是单位质量物体所需吸收或释放的热量与温度变化之间的比值。
常见的比热有定压比热和定容比热,它们在不同条件下描述了物体热容的性质。
四、热力学循环热力学循环是指通过连续的一系列热力学过程来完成对能量的转化。
最常见的热力学循环是卡诺循环,它由绝热膨胀、等温膨胀、绝热压缩和等温压缩四个过程组成。
卡诺循环是一个理想化的循环,可以用来研究热能机的性能。
五、热力学定律热力学定律是热学中的基本原理,主要包括热力学第零定律、第一定律和第二定律。
热力学第零定律建立了温度的概念和测量方法,它指出当两个物体与第三个物体处于热平衡时,它们之间的温度是相等的。
热力学第一定律是能量守恒原理在热学中的应用,它表明系统的内能变化等于系统所吸收的热量与系统所做的功之和。
热力学第二定律则是热学中的一个基本定律,它包含了热机效率的极限以及热量自行流动的方向等内容。
热学复习大纲热力学第零定律:在不受外界影响的情况下,只要A 和B 同时与C 处于热平衡,即使A 和B 没有接触,它们仍然处于热平衡状态,这种规律被称为热力学第零定律。
1)选择某种测温物质,确定它的测温属性; 经验温标三要素: 2)选定固定点;3)进行分度,即对测温属性随温度的变化关系作出规定。
经验温标:理想气体温标、华氏温标、兰氏温标、摄氏温标 (热力学温标是国际实用温标不是经验温标) 理想气体微观模型1、分子本身线度比起分子间距小得多而可忽略不计2、除碰撞一瞬间外,分子间互作用力可忽略不计。
分子在两次碰撞之间作自由的匀速直线运动;3、处于平衡态的理想气体,分子之间及分子与器壁间的碰撞是完全弹性碰撞;4、分子的运动遵从经典力学的规律:在常温下,压强在数个大气压以下的气体,一般都能很好地满足理想气体方程。
处于平衡态的气体均具有分子混沌性单位时间内碰在单位面积器壁上的平均分子数 压强的物理意义分子平均平动动能2k 21v m =ε 温度的微观意义 kT v m t 23212==ε 绝对温度是分子热运动剧烈程度的度量是分子杂乱无章热运动的平均平动动能,它不包括整体定向运动动能。
粒子的平均热运动动能与粒子质量无关,而仅与温度有关 气体分子的均方根速率mrms M RTmkTv v 332=== 范德瓦耳斯方程1、分子固有体积修正2、分子吸引力修正k 32εn p =统计关系式宏观可测量量 微观量的统计平均值RT M m b M m V V a M m p V m mol RT b V V ap mm m m m=-⋅+=-+])()][()([:,,)1(,))((:222则范氏方程为体积为若气体质量为范氏气体范德瓦耳斯方程平均值运算法则设)(u f 是随机变量u 的函数, 则)()()()(u g u f u g u f +=+ 若c 为常数,则 )()(u f c u cf =若随机变量u 和随机变量v 相互统计独立。
又)(u f 是u 的某一函数,)(v g 是v 的另一函数,则 )()()()(v g u f v g u f ⋅=⋅ 应该注意到,以上讨论的各种概率都是归一化的,即11==∑=i ni P随机变量会偏离平均值 ,即u u u i i +=∆ 一般其偏离值的平均值为零,但均方偏差不为零。
定义相对均方根偏差当u 所有值都等于相同值时,0)(=∆rms u可见相对均方根偏差表示了随机变量在平均值附近分散开的程度,也称为涨落、散度或散差。
气体分子的速率分布律:处于一定温度下的气体,分布在速率v 附近的单位速率间隔内的分子数占总分子数的百分比只是速率v 的函数,称为速率分布函数。
理解分布函数的几个要点:1.条件:一定温度(平衡态)和确定的气体系统,T 和m 是一定的;2.范围:(速率v 附近的)单位速率间隔,所以要除以dv ;3.数学形式:(分子数的)比例,局域分子数与总分子数之比。
物理意义:速率在v 附近,单位速率区间的分子数占总分子数的概率,或概率密度。
NdNdv v f =)(表示速率分布在dv v v +→内的分子数占总分子数的概率; ⎰21)(vv dv v f N dN =表示速率分布在21v v →内的分子数占总分子数的概率; ()100==⎰⎰∞dv v f NdNN(归一化条件) 麦克斯韦速率分布律1.速率在dv v v +→区间的分子数,占总分子数的百分比2.平衡态——麦克斯韦速率分布函数气体在一定温度下分布在最概然速率p v 附近单位速率间隔内的相对分子数最多。
重力场中粒子按高度分布:重力场中,气体分子作非均匀分布,分子数随高度按指数减小。
kTmgh en n -=0 取对数pp g M RTh m 0ln =测定大气压随高度的减小,可判断上升的高度玻尔兹曼分布律:若分子在力场中运动,在麦克斯韦分布律的指数项即包含分子的动能,还应包含势能。
p k εεε+=当系统在力场中处于平衡状态时,其坐标介于区间dz z z dy y y dx x x +→+→+→ 速度介于z z z y y y x x x dv v v dv v v dv v v +→+→+→ 内的分子数为: 上式称为玻尔兹曼分子按能量分布律0n 表示在势能p ε为零处单位体积内具有各种速度的分子总数.上式对所有可能的速度积分1223=⎪⎭⎫ ⎝⎛-∞∞-⎰z y x kTdv dv dv e kT m kεπ理想气体的热容1.热容:系统从外界吸收热量dQ ,使系统温度升高dT ,则系统的热容量为dTdQC =2.摩尔热容 dTdQCC m νν1==每mol 物质 3.比热容 dTdQ m m C c 1==单位质量物质 4.定压摩尔热容量 p m p dT dQ C )(1,ν=5.定容摩尔热容量 Vm V dT dQ C )(1,ν=理想气体的内能(理想气体的内能是温度的单值函数) 气体的迁移现象系统各部分的物理性质,如流速、温度或密度不均匀时,系统处于非平衡态。
(输运过程) 牛顿黏性定律 速度梯度y u u y u ∆-=∆∆12 yd u d y u y =∆∆→∆0lim粘滞定律 A dyduf ⋅⋅-=η η为粘度(粘性系数)粘度η与流体本身性质有关⎩⎨⎧↑↓↑ηη 气体液体温度 A y v f η= 满足00==v y 处的流体叫牛顿流体 切向动量流密度泊萧叶定律 体积流率V Q dtdV=:单位时间内流过管道截面上的流体体积。
最大时u r 0= ,0→→v R r压力差:221)(r p p π- 粘滞阻力drdu rLf πη2= 定常流动 Lrp p dr du η2)(21-=-对水平直圆管有如下关系:Lpr dt dV ηπ84∆=叫泊萧叶定律 菲克定律:dzdnDJ N -= 在一维(如z 方向扩散的)粒子流密度N J 与粒子数密度梯度dz dn 成正比。
式中负号表示粒子向粒子数密度减少的方向扩散,若与扩散方向垂直的流体截面上的N J 处处相等,则:N J 乘分子质量与截面面积,即可得到单位时间扩散总质量。
傅立叶定律:热流∙Q (单位时间内通过的热量)与温度梯度dzdT及横截面积A 成正比 则A dzdTQ ⋅⋅-=∙κ 其中比例系数κ称为热导系数,其单位为11--⋅⋅K m W ,负号表示热量从温度较高处流向温度较低处若设热流密度为T J ,则:dzdT J T ⋅-=κ 热欧姆定律把温度差T ∆称为“温压差”(以T U ∆-表示,其下角T 表示“热”,下同),把热流∙Q 以T I 表示, 则可把一根长为L 、截面积为A 的均匀棒达到稳态传热时的傅里叶定律改写为 其中ALρκA L R T T ==而κρT 1=称为热阻率牛顿冷却定律对固体热源,当它与周围媒体的温度差不太大时, 单位时间内热源向周围传递的热量Q 为:)(0T T hA Q -=∙0T 为环境温度,T 为热源温度,A 为热源表面积,h 为热适应系数。
平均碰撞频率Z一个分子单位时间内和其它分子碰撞的平均次数,称为分子的平均碰撞频率。
假设:每个分子都可以看成直径为d 的弹性小球,分子间的碰撞为完全弹性碰撞。
大量分子中,只有被考察的特定分子A 以平均速率u 运动,其它分子都看作静止不动。
单位时间内与分子A 发生碰撞的分子数为 u d n π2平均碰撞频率为u d n πZ 2=考虑到所有分子实际上都在运动,则有v 2u =因此v d n π2Z 2=用宏观量T P 、表示的平均碰撞频率为m2πM 8RTd n π2Z =平均自由程一个分子连续两次碰撞之间经历的平均 自由路程叫平均自由程λ 单位时间内分子经历的平均距离v ,平均碰撞Z 次 每个分子都在运动,平均碰撞修正为:1)准静态过程是一个进行的“无限缓慢”,以致系统连续不断地经历着一系列平衡态的过程;2)可逆与不可逆过程:系统从初态出发经历某一过程变到末态,若可以找到一个能使系统和外界都复原的过程(这时系统回到初态,对外界也不产生任何影响),则原过程是可逆的。
若总是找不到一个能使系统与外界同时复原的过程,则原过程是不可逆的。
(只有无耗散的准静态过程才是可逆过程) 功和热量功是力学相互作用下的能量转移在力学相互作用过程中系统和外界之间转移的能量就是功。
1)、只有在系统状态变化过程中才有能量转移。
2)、只有在广义力(如压强、电动势等)作用下产生了广义位移(如体积变化、电量迁移等)后才作了功。
3)、在非准静态过程中很难计算系统对外作的功。
4)、功有正负之分。
体积膨胀功 1、外界对气体所作的元功为:所作的总功为:⎰-=21V V pdV W2、气体对外界所作的功为:pdV dW ='3、理想气体在几种可逆过程中功的计算 等温过程:12ln 2121V VRT V dV RT pdV W V V V V νν-=-=-=⎰⎰等压过程:)(1221V V p pdV W V V --=-=⎰利用状态方程可得:)(12T T R W --=ν 等体过程:0,0=∴=W dV 其它形式的功拉伸弹簧棒所作的功 0l Δlε,A F σ==正应变线应力 表面张力功 σdA σLdx dW ==2 σ是表面张力系数 可逆电池所作的功 Edq dW =热力学第一定律自然界一切物体都具有能量,能量有各种不同形式,它能从一种形式转化为另一种形式,从一个物体传递给另一个物体,在转化和传递过程中能量的总和不变。
内能定理一切绝热过程中使水升高相同的温度所需要的功都是相等的。
12U U W -=绝热 注意: 1、内能是一种宏观热力学的观点,不考虑微观的本质。
2、内能是一个相对量。
3、热学中的内能不包括物体整体运动的机械能。
4、内能概念可以推广到非平衡态系统。
5、有些书上提到的热能实质上是指物体的内能。
热力学第一定律的数学表达式: 热容与焓定体热容与内能定体比热容V c ,定压比热容p c ,定体摩尔热容m V C ,定压摩尔热容m p C ,。
等体过程 0=dVA pe x d x任何物体在等体过程中吸收的热量就等于它内能的增量。
定压热容与焓 在等压过程中吸收的热量等于焓的增量. 理想气体定体热容及内能理想气体定压热容及焓迈雅公式理想气体的等体、等压、等温过程 1)等体过程U Q dV ∆=∴=,02)等压过程⎰==∴=21,,; T T m p m p dT C v Q dT vC dQ dH dQ 等压过程⎰=-21,12T T m V dT C vU U 其内能改变仍为3)等温过程0=∆∴U T 不变,绝热过程即:常数常数常数===--γγγγTp TV pV 11多方过程所有满足npV =常数的过程都是理想气体多方过程,其中n 可取任意实数。