第7章分子动理论、8章热力学.ppt

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热学篇
热是人类最早发现的一种自然力,是地球上一切生命的源泉。
—恩格斯
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1、对温度的研究
1593年,伽利略,空气温度计的雏形。
1702年,阿蒙顿,空气温度计。
1724年,华伦海特,华氏温标,水银温度计。
1742年,摄尔修斯、施勒默尔,摄氏温标。
1854年,开尔文提出开氏温标,得到世界公认。
2、热机的发展
1695年,巴本,第一台蒸汽机。
1705年,钮科门和科里,新蒸汽机。
1769年,瓦特,改进了钮科门机,导致了欧洲的工业革命。
热机被应用于纺织,轮船,火车等。
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3、量热学和热传导理论的建立
温度、热量、热容量、潜热
4、热本性说的争论
热是一种物质,即热质说(伊壁鸠鲁、付里叶、卡诺)。
热是物体粒子的内部运动(笛卡尔、胡克、罗蒙诺索夫,伦福德)。
5、热力学第一定律(迈尔、焦耳、亥姆霍兹)
6、热力学第二定律(克劳修斯、开尔文、玻尔兹曼)
7、热力学第三定律(能斯特、普朗克)
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8、分子运动论
早期的分子运动论。
克劳修斯,理想气体分子模型和压强公式,平均自由程。
麦克斯韦,麦克斯韦分子速率分布律。
玻尔兹曼,玻尔兹曼分布律。
吉布斯,统计力学。
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分子物理学是从物质的微观结构出发,应用统计的方法,研究微观态和宏观态的联系,揭示宏观量的微观本质。
热力学是从能量守恒和转化的角度来研究热运动规律的,不涉及物质的微观结构。它根据由观察和实验所总结出的基本规律(主要是热力学第一定律、第二定律等),用逻辑推理的方法,研究物体的宏观性质及宏观过程进行的方向和限度等。
热学是研究热现象的规律及其应用的学科,它包括分子物理学和热力学两个方面。
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描述
方法
热学
分类
研究方法
研究对象的特征
特点
宏观
热力学
由观察和实验总结出热力学定律
宏观量(p、V、T)
更具有可靠性和普遍性
微观
统计
物理
运用统计的方法,把物体的宏观性质作为微观粒子热运动的统计平均值
微观量
(分子的m,v)
揭示宏观
现象的本质
热力学
统计物理
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第七章统计物理初步
第2篇热力学与统计物理初步
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§7-1 热力学系统平衡态
宏观物体是由大量分子和原子组成的一个系统, 这个系统就称为热力学系统。
与外界完全隔绝(即与外界没有质量和能量交换)的系统,称为孤立系统。
与外界没有质量交换和但有能量交换的系统,称为封闭系统。
与外界既有质量交换又有能量交换的系统,称为开放系统。


严格遵守四条定律(玻意耳定律、盖-吕萨克定律、查理定律和阿伏伽德罗定律)的气体,称为理想气体。
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在不受外界影响(孤立系统)的条件下,系统的宏观性质不随时间变化的状态,称为平衡态。
平衡态不同于系统受恒定外界影响所达到的定态。
平衡态仅指系统的宏观性质不随时间变化,但微观上分子仍在不停地运动和变化。


描述平衡态下系统宏观属性的一组独立宏观量状态参量。
分为:广延量(整个系统的参量值等于系统中各部分相应参量值的和)和强度量(可在系统内逐点测量)。
气体处于平衡态的标志是状态参量p、V、T处处相同且不随时间变化。
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(7-1)
单位:SI
压强 p : Pa帕斯卡(帕斯卡)。
1atm=76cmHg=×105Pa
(atmosphere)
体积V:m3 ; 1l = 10-3 m3
温度T:K (T =+t C)
M: 气体质量(kg); Mmol : 摩尔质量(-1)。
普适气体恒量: R = (--1)

§7-2 理想气体的微观模型、压强和温度的统计意义