[整理]大学物理-热学教学讲义PPT课件

中小学1对1课外辅导专家

龙文教育·教务管理部 1 课 题 热学、光学

教学目标

1． 掌握理想气体方程、光的气折射定律

重点、难点

理想气体方程与图象结合

教学内容

一、热学

分子动理论

1、物体是由大量分子组成的

微观量：分子体积V0、分子直径d、分子质量m0

宏观量：物质体积V、摩尔体积VA、物体质量m、摩尔质量M、物质密度ρ。

2、分子永不停息地做无规则运动

3、分子间存在相互作用的引力和斥力

做功和热传递都能改变物体的内能。也就是说，做功和热传递对改变物体的内能是等效 的。

热力学第一定律（定性了解）

外界对物体所做的功W加上物体从外界吸收的热量Q等于物体内能的增加ΔU，即ΔU=Q+W 这在物理学中叫做热力学第一定律。

在这个表达式中，当外界对物体做功时W取正，物体克服外力做功时W取负；当物体从外界吸热时Q取正，物体向外界放热时Q取负；ΔU为正表示物体内能增加，ΔU为负表示物体内能减小。

理想气体状态方程

nRTpV（n为摩尔数）

T = t+273.15K

等温变化

T1＜T2 p

V T1 T2

O

等容变化

V1＜V2 p

T V1

V2

O

等压变化

p1＜p2 V

T p1

p2

O 中小学1对1课外辅导专家

龙文教育·教务管理部 2 【例1】 长直均匀玻璃管内用水银柱封闭一定质量的空气后倒插入水银槽内。静止时露出水银槽面的水银柱高为h，保持温度不变，稍向上提玻璃管（管口仍在槽内水银面下），封闭在管内的空气的体积V和压强p以及水银柱高h各如何变化？

刘川 热力学与统计物理讲义

摘要：

I.引言

- 热力学与统计物理的重要性

- 课程目标和内容概述

II.热力学基本概念和定律

- 热力学第零定律

- 热力学第一定律

- 热力学第二定律

- 热力学第三定律

III.热力学系统及其性质

- 热力学系统的组成和分类

- 热力学性质及其测量方法

IV.热力学过程和循环

- 热力学过程的分类和性质

- 热力学循环及其应用

V.统计物理基本概念和原理

- 统计物理的基本概念和数学工具

- 概率论和量子力学的关系

VI.统计物理方法和应用

- 统计物理在固体物理、液体物理和气体物理中的应用 - 相变和临界现象的统计物理理论

VII.热力学与统计物理在现代科学和技术中的应用

- 能源和环境问题

- 材料科学和纳米技术

- 生物物理和医学物理

正文：

刘川热力学与统计物理讲义详细介绍了热力学与统计物理的基本概念、原理和应用。热力学是研究热现象的宏观理论，主要通过观察、实验和分析来总结热现象的基本规律。统计物理则从微观角度研究物质的性质和行为，通过概率论和量子力学等数学工具来描述物质的微观结构和运动规律。

热力学主要包括热力学第零定律、热力学第一定律、热力学第二定律和热力学第三定律。这些定律分别阐述了热力学系统的基本性质、能量守恒、熵增原理和绝对零度等基本规律。

热力学系统是由各种物质和能量组成的，它们之间通过相互作用和相互转化来实现热现象。热力学性质是衡量热力学系统状态的指标，如温度、压力、体积等。

热力学过程和循环是热力学系统在特定条件下发生的热现象，包括等温过程、绝热过程、循环过程等。这些过程和循环在工程和技术中有着广泛的应用，如制冷、热机、热交换等。

统计物理主要研究物质的微观结构和运动规律，通过概率论和量子力学等数学工具来描述物质的性质和行为。统计物理在固体物理、液体物理和气体物理等领域有着广泛的应用，如相变、临界现象、量子力学等。 热力学与统计物理在现代科学和技术中有着广泛的应用，如能源和环境问题、材料科学和纳米技术、生物物理和医学物理等。

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第1页 共15页 专题十 热学中的图像问题

知识点一、热学中的图像问题

1、两种等温变化图像

内容 p－1V图像 p－V图像

图像

特点

物理

意义 一定质量的某种气体，温度不变时，pV＝恒量，p与V成反比，p与1V就成正比，在p－1V图上的等温线应是过原点的倾斜直线 一定质量的某种气体，在温度不变的情况下，p与V成反比，因此等温过程的p－V图像是双曲线的一支

温度

高低 直线的斜率为p与V的乘积，斜率越大，pV乘积越大，温度就越高，图中T2>T1 一定质量的某种气体，温度越高，气体压强与体积的乘积必然越大，在p－V图上的等温线就越高，图中T2>T1

2、p－T图像与V－T图像的比较

不同点 图像

纵坐标 压强p 体积V

斜率意义 斜率越大，体积越小，V4

相同点 ①都是一条通过原点的倾斜直线

②横坐标都是热力学温度T

③都是斜率越大，气体的另外一个状态参量越小

3、分析气体图像问题的注意事项

(1)在根据图像判断气体的状态变化时，首先要确定横、纵坐标表示的物理量，其次根据图像的形状判断各物理量的变化规律．

(2)不是热力学温度的先转换为热力学温度．

(3)要将图像与实际情况相结合． 第2页 共15页

类型1 分子间的作用力和分子间势能随距离关系图像

1．（2023春•吉安期末）用电脑软件模拟两个相同分子在仅受分子力作用下的运动。将两个质量均为m的A、B分子从x轴上的﹣x0和x0处由静止释放，如图1所示。其中B分子的速度v随位置x的变化关系如图2所示。取无限远处势能为零，下列说法正确的是（ ）

A．A、B间距离为x1时分子力为零

B．A、B间距离为2（x1﹣x0）时分子力为零

C．A、B系统的分子势能最小值为12𝑚𝑣22−12𝑚𝑣12

D．释放时A、B系统的分子势能为𝑚𝑣22

【解答】解：AB、由图乙可知，B分子在x0～x1过程中做加速运动，说明开始时两分子间作用力为斥力，在x1处速度最大，加速度为0，即两分子间的作用力为0，根据运动的对称性可知，此时A、B分子间的距离为2x1，故AB错误；