大学物理热学部分复习资料课件

02
对应态原理
不同物质在相同的对应状态下具有相同 的热力学性质。对应态参数包括对比压 强、对比体积和对比温度。
03
范德华方程与对应态 原理的应用
预测真实气体的性质，如液化温度、临 界参数等。
真实气体行为描述
压缩因子
描述真实气体与理想气体偏差程度的物理量，定义为Z = pV/nRT。对于理想气体，Z = 1；对于真实气体，Z ≠ 1。
细管电泳等。
固体熔化与升华过程分析
固体熔化
升华过程
熔化与升华的应用
固体在加热过程中，当温度达到 熔点时开始熔化，由固态转变为 液态。熔化过程中吸收热量，温 度保持不变。
某些物质在固态时可以直接升华 为气态，而无需经过液态阶段。 升华过程中也吸收热量，但温度 同样保持不变。
熔化与升华是物质相变的重要过 程，对于理解物质的热力学性质 和相变规律具有重要意义。同时， 在实际应用中也具有广泛用途， 如金属冶炼、材料制备等领域。
阿马伽分体积定律
混合气体的总体积等于各组分气体分体积之和，即V_total = V_1 + V_2 + ... + V_n。
理想气体混合物的性质
各组分气体遵守理想气体状态方程，且相互之间无化学反应。
范德华方程与对应态原理
01
范德华方程
对真实气体行为的描述，考虑了分子体 积和分子间相互作用力，形式为(p + a/V^2)(V - b) = RT，其中a、b为与物 质特性相关的常数。
维里方程
描述真实气体行为的另一种方程形式，考虑了高阶分子间 相互作用项，形式为pV = nRT(1 + B/V + C/V^2 + ...)， 其中B、C等为维里系数。

A
V2 pdV
V1
p(V2 V1)
Q
v
T2 T1
C
p,mdT
U
v
T2 T1
CV
,m
dT
Cp,m 绝热指数
CV ,m
3、等温过程
方程：T C(常量) 或：pV C(常量)
U 0
Q A vRT ln V2 V1
4、绝热过程
方程：
pV 常数 TV 1 常数
p 1 T
常数
Q0
• 理想气体温标：
注：在1000℃> T > 1K的范围适用。
T lim T ( p) 273.16K lim p (定容)
或：
ptr 0
p ptr 0 tr
T limT (V) 273.16K lim V (定压)
p0
V p0 tr
• 热力学温标T：不依赖测温物质及其测温属性。
单位：K (Kelvin)，规定： T0=273.16K 在理想气体温标有效范围内二者一致。
3
3
代 入
1 3
v
cV
1 3
4km T 1 2
4km T 1 2
cV
n p kT
D 1 v 1 4k 3 T 3 2
3
3 m p
结论：1、T一定时，、 与p或n无关，D与p或n成反比。 2、p一定时，、、D 都随T的升高而加大；、 与
T1 2成正比，D与 T3 2 成正比。
四、低压下的热传导和粘滞现象
分子平动自由度 t ，转动自由度 r，振动自由度 s，平均总能 量：
(t r 2s) 1 kT
2
单原子分子 3 kT
2
刚性双原子分子 5 kT

C Mc
摩尔热容量：1mol物质的热容量（Cm） J K 1 mol 1
C
M
Cm
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热容量CY与过程有关:
CY
(
dQ dT
)Y
热容量C的可能值:
C 0 吸热且升温 T 0
C 0 放热且升温 T 0 C 0 Q 0 绝热过程
C 等温过程 T 0
稳定性要求 C 0
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§7-1 热力学第一定律
一 功 宏观运动能量
热运动能量 （过程量）
功是能量传递和转换的量度，它引起系统热运动
状态的变化 .
准静态过程功的计算
dW Fdl pSdl
dW pdV
W V2 pdV V1
注意：作功与过程有关 .
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二 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
第5页/共60页
理想气体内能 : 表征系统状态的单值函数 , 理想气体的内能仅是温度的函数 .
E E(T )
系统内能的增量只与系统起始和终了状态有
关，与系统所经历的过程无关 .
p
p
A*
1
A*
1
2 *B
o
V
2 *B
o
V
EAB C
EA1B2 A 0
改变系统内能的两种等效方式: 作功, 传递热量
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双原子理想气体
7 Cp 2 R
多原子理想气体 Cp 4R
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3、比热容比 理想气体
Cp
CV C p CV R
i CV 2 R
i2
i 例7-1 教材 P230
第15页/共60页

等温热传导，可逆 过程的必要条件。
T1+△T T1+2△T T1+3△T
可逆循环 T2
卡诺定律：1）在相同的高温热库和相同的低温热库之间工作的
一切可逆热机，其效率都相等，与工作物质无关；
2）在相同的高温热库和相同的低温热库之间工作的
一切不可逆热机，其效率不可能大于可逆热机的
效率。 请参照pp175~177
气体的绝热自由膨胀 （Free expansion）
气体向真空中绝热自由膨胀的过程是不可逆的。 非平衡态到平衡态的过程是 不可逆的
不可逆的
自动地
一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的。
精品课件
4
§4.2 热力学第二定律（The second law of thermodynamics）
与热现象有关的宏 观过程的不可逆性
2 7 3 .1 5
由玻耳兹 曼熵公式
S k ln 2
2 eS/k eS0.721023
1 精品课件 1
22
热库，设计等稳放热过程
S d Q Q m c m ( t 2 t 1 ) 1 0 3 3 3 4 4 . 1 8 ( 2 0 0 ) 1 . 4 2 1 0 3 J /K
精品课件
23
P1
b3
a
4c
2
a） S
2 dQ 1
2
PdV
1 T T1
R 2 dV R ln V2
1V
V1
V1
V2
V
c） S 2 d Q 4T
b）
S
dQ 3 CPdT 2 CV dT
2C PdT 4T
C
P
ln
T2 T4

等温过程中的功
元功：
dA PdVM mRTdVV
总功：A V2 mRTdV
M V1 V
mRlTn V2mRlTnP1 M V1 M P2
12.05.2020
大学物理 I 曹颖
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内能 dE M mCVd T0(d T0)
Δ E E 2 E 1 0(T 2 T 1 )
热量 dT Q dAPdM V mRd T VV
6
15.2 热力学第一定律
Q
E1
E2
QEA
A
说明 1) 适用范围
热力学系统。 初、末态为平衡态的
过程。
2) 对微小过程：
dQdEdA
3) 热功的转换是靠系统实现的。
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大学物理 I 曹颖
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4）应用：单位均用焦耳（J ）表示。
符号 Q
A
E
＋ 系统吸热 系统做正功 增加 － 系统放热 系统做负功 减少
用CV 除上式得：
PV 衡量
dP dV 0
PV
V1T 衡量
P 1T 衡 量
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大学物理 I 曹颖
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三、绝热线 P与V的关系曲线 在A点斜率
(
dP dV
)T
PA VA
(ddVP)S
PA VA
dP (dV)S
dP (dV)T
说明自A 膨胀相同体 积dV 时，dPSdPT
P
dPS
5）热力学一定律的又一种表述： 第一类永动机不可能制造成功。
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大学物理 I 曹颖
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15. 3 热力学第一定律、等值过程的应用
一、等容过程 气体容积保持不变

供了理论指导。
02
热力学在环保领域的应用
通过热力学分析和优化，降低能源消耗和减少污染物排放，促进环境保
护和可持续发展。
03
热力学在新能源领域的应用
热力学原理在太阳能、风能、地热能等新能源的开发和利用中发挥重要
作用，推动能源结构的转型和升级。
THANKS
感谢观看
气体输运现象及粘滞性、热传导等性质
粘滞性
气体在流动时，由于分子间的动量交换，会 产生阻碍流动的粘滞力。气体的粘滞性与温 度、压强有关。
热传导
气体中热量从高温部分传向低温部分的现象 称为热传导。热传导是由于分子间的碰撞传 递能量实现的。气体的热传导系数与温度、
压强有关。
04 固体、液体与相 变现象
大学物理热学ppt课件
目录
• 热学基本概念与定律 • 热力学过程与循环 • 气体动理论与分子运动论 • 固体、液体与相变现象 • 热辐射与黑体辐射理论 • 热学在生活和科技中应用
01 热学基本概念与 定律
温度与热量
温度
表示物体冷热程度的物理量， 是分子热运动平均动能的标志。
热量
在热传递过程中所传递内能的 多少。
制冷机原理
利用工作物质在低温下吸热并在高温下放热，实现制冷效果的装置。制冷机通过消耗一定的机械能或电能， 将热量从低温物体传递到高温物体。常见的制冷机有冰箱、空调和冷库等。
热力学第二定律与熵增原理
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 物体而不引起其他变化。热力学第二定律 揭示了自然界中能量转换的方向性和不可 逆性。它是热力学基本定律之一，对热力 学理论的发展和应用具有重要意义。
太阳能利用技术探讨
太阳能集热器

Wa
CV m (T2
T1)
p1V1 p2V2
1
本题用 Wa E 计算较方便
关键用绝热方程
T2
T1
( V1 V2
)
1
先求出 T2
p
p2
2 T2
T2' T1
Q0
p2'
2'
p1
TC
T1
1
o V2 V2' V1 10 V1 V
18.
*四. 多方过程 — 实际过程( 满足 PV n C)

绝热 n = ( CPm / CVm )
等温 n = 1 等压 n = 0
W p1V1 p2V2 n 1
满足 E CV (T2 T1)
Q Cn (T2 T1)
等体 n = ∞
p
可以证明
n= n=∞
n=1
Cn
(
n
n 1
)CV
n=0
o
V
19.
13 – 5 循环过程 卡诺循环
一. 循环过程
1. 特点 E 0 W = Q ( 热功转换 )
1
2
W
(2)热一定律 dQP dE PdV
o V1
V2 V
QP
E
V2 PdV
V1
v
i 2
R(T2
T1 )
P(V2
V1 )
7.
2.摩尔定压热容 CPm
1mol
:
CPm
dQp dT
理论值：
CPm
dE pdV dT
CVm
R
i2R 2
(近似)
实验值：查表 (精确)
QP
dQP

制冷技术分类
介绍根据制冷原理和应用领域划分的不同类型制冷技术，如压缩 式制冷、吸收式制冷、热电制冷等。
新型制冷技术介绍
简要介绍一些新兴的制冷技术，如磁制冷、声制冷等，并分析其 优缺点及发展前景。
25
常见制冷设备工作原理介绍
1 2
家用冰箱
详细介绍家用冰箱的结构、工作原理及性能指标， 包括压缩式制冷系统和吸收式制冷系统等。
分析制冷技术在环境保护（如 减少温室气体排放）和可持续 发展方面的应用前景，讨论其 在实现绿色低碳发展中的重要 作用。
2024/1/30
27
06
热学实验方法与技巧分享
2024/1/30
28
温度测量方法及误差分析
接触式测温法
利用热平衡原理，使测温元件与被测物体接触，达到热平衡后测量测温元件的物理量。
2024/1/30
5
热力学第一定律
2024/1/30
内容
热量可以从一个物体传递到另一个物体，也可以与机械能或其 他能量互相转换，但是在转换过程中，能量的总值保持不变。
数学表达式
ΔU=Q+W，其中ΔU表示系统内能的增量，Q表示系统吸收的 热量，W表示外界对系统做的功。
6
热力学第二定律
内容
不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其他影响，或不可能从单一热源 取热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响，或不可逆热力过程中熵的微 增量总是大于零。
大学物理热学完整ppt课件
2024/1/30
1
contents
目录
2024/1/30
• 热学基本概念与原理 • 气体动理论与统计规律 • 热传导、对流与辐射传热方式 • 相变与相平衡原理及应用 • 热力学循环与制冷技术基础 • 热学实验方法与技巧分享

热机效率与制冷系数的关系
二者均与热力学第二定律密切相关，揭示了热量传递和转换的方向 性和限度。
卡诺循环及其效率计算
卡诺循环定义
由两个等温过程和两个绝热过程组成的可逆循环，是热力学中最理 想的循环过程。
卡诺循环效率计算
卡诺循环的效率仅与高温热源和低温热源的温度有关，计算公式为 η=1-T2/T1，其中T1和T2分别为高温热源和低温热源的温度。
大学物理热力学基本概念ppt 课件
CONTENTS
• 热力学基本概念与定义 • 热力学第一定律 • 热力学第二定律 • 理想气体状态方程与麦克斯韦
关系式 • 热力学函数与性质 • 非平衡态热力学简介
01
热力学基本概念与定义
热力学系统与环境
热力学系统
所研究的对象，与周围环境有物质、能量 交换的封闭体系。
理想气体等温过程方程
pV=nRT，其中p表示压强， V表示体积，n表示物质的量 ，R表示气体常数，T表示热 力学温度。
理想气体绝热过程分析
绝热过程
系统与外界之间没有热量交换的热力学过程 。
理想气体绝热过程特点
在绝热过程中，理想气体的内能变化完全取决于外 界对系统做的功或系统对外界做的功。
理想气体绝热过程方程
麦克斯韦关系式及其应用
麦克斯韦关系式
描述热力学系统四个状态参量（p、V、T、S）之间 的偏导数关系。
应用领域
用于解决热力学中的复杂问题，如热机效率、制冷系 数等计算。
推导过程
基于热力学基本方程和热力学第二定律，通过数学变 换得到麦克斯韦关系式。
理想气体多方过程分析
多方过程定义
在过程中，气体的压强和体积满 足某种特定关系，如等温过程、 等压过程、等容过程等。

化学组成（定组成定律）： M=M1+M2+M3+ …… 混合气体的分子组分，分子数目： N=N1+N2+N3+……
E，D B，H
因为N等很大, 通常用NA=6.022×1023 做他们的单位，称摩尔量（数）。
NNAMM A
. 123......
各组分分子的质量（分子量）：m1 M N11,
m2
M2 N2
B B’
B B
A物体 （平衡态A’）
（ 平
C物体 （平衡态C’）
衡物
态体
热接触）
热平衡态的传递性：如果A与B互相平衡， B与C互相平衡，那么一 定有A与C也互相平衡。（热力学第零定律）
A与B互相平衡的意思是：虽然热接触允许它们之间作热交换，但它们间实际上
.
已没有热交换发生。
引入温度的目的：如何判断平衡系统A、B是否互为平衡的， 相差多远，如让
PVR or
T
. PVRT
仔细的测量显示，气体越稀薄（n越小），它们的近似程度越好。
n 0 现在人们相信它们只在
的极限下才可能严格成立。
当然这只是一个理想的极限，实际情况总会有些偏 差。 因此这个状态方程被称为理想气体状态方程。
。
当密度较大时，与理想气体状态方程的偏离会很大 。 这时应该寻找它的改善办法
，且只能描述平均行为，无法描述涨落）
▲ 统计力学（statistical mechanics）（微观方法）
对微观结构提 统计方法 出模型、假设
热现象规律
特点：可揭示本质，描述涨落，但受模型
局限。
.
热力学系统的各种分类 按系统与外界交换特点分： 孤立系统：与外界既无能量又无物质交换的系统 封闭系统：与外界只有能量交换而无物质交换的系统 开放系统：与外界既有能量交换又有物质交换的系统 绝热系统：与外界没有热量交换的系统