第一講熱學(xué)現(xiàn)象及

第一講熱學(xué)現(xiàn)象及1第1頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月

永動機(jī)的設(shè)想圖2第2頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月一、常見的一些熱學(xué)現(xiàn)象1、一壺水開了，水變成了水蒸氣。2、溫度降到0℃以下，液體的水變成了固體的冰塊。3、氣體被壓縮，產(chǎn)生壓強(qiáng)。4、物體被加熱，物體的溫度升高。熱現(xiàn)象3第3頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月二、物態(tài)變化——相變潛熱1、相變過程相變潛熱相變：物體氣、液、固三態(tài)之間的變化稱為相變。例如，水有水蒸氣、水、冰三種狀態(tài)，在保持100℃的情況下，使壓強(qiáng)準(zhǔn)靜態(tài)地增大，當(dāng)壓強(qiáng)為標(biāo)準(zhǔn)大氣壓時，可以看到容器中的水蒸氣開始有水滴凝結(jié)出來，出現(xiàn)氣、液兩相共存狀態(tài)。4第4頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月2、相變潛熱：相變過程中吸收或放出的熱量稱為相變潛熱汽化熱：單位質(zhì)量的液體汽化成同溫度的氣體所吸收的熱量。同一物質(zhì)，不同溫度，汽化熱不同；相同溫度，不同物質(zhì)，汽化熱不同。凝結(jié)過程中，放出的熱量的大小與汽化熱相等。5第5頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月幾種液體在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下，在沸點時的汽化熱水在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下不同溫度下的汽化熱液體水酒精氫乙醚汞氮溫度（℃

）10078.3-253.734.6356.57-195.8汽化熱（105J/kg）25.58.54.5452.931.99溫度（℃）02060100200300370374汽化熱（105J/kg）24.924.423.522.519.613.84.1406第6頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月思考題為什么冰會浮在水上？水有奇特的性質(zhì)——在4℃以上體積隨溫度下降而縮小，在4℃以下反轉(zhuǎn)為膨脹。因此0℃時的冰變得相當(dāng)松，密度比水小，浮在水上。這是因為結(jié)冰時水分子之間整齊排列的“氫鍵”把分子間距離略微推開的緣故。7第7頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月熱力學(xué)研究的對象----熱力學(xué)系統(tǒng).（一）熱力學(xué)系統(tǒng)熱力學(xué)系統(tǒng)以外的物體稱為外界。孤立系統(tǒng):系統(tǒng)和外界完全隔絕的系統(tǒng)例：若汽缸內(nèi)氣體為系統(tǒng)，其它為外界三、理想氣體的物態(tài)方程

一、基本概念8第8頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）系統(tǒng)狀態(tài)的描述

微觀量：分子的質(zhì)量、速度、動量、能量等。宏觀量：

溫度、壓強(qiáng)、體積等。在宏觀上不能直接進(jìn)行測量和觀察。在宏觀上能夠直接進(jìn)行測量和觀察。宏觀量與微觀量的關(guān)系：宏觀量與微觀量的內(nèi)在聯(lián)系表現(xiàn)在大量分子雜亂無章的熱運動遵從一定的統(tǒng)計規(guī)律性上。在實驗中，所測量到的宏觀量只是大量分子熱運動的統(tǒng)計平均值。9第9頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）基本原理:1.自然界中一切物體都是由大量不連續(xù)的、彼此間有一定距離的微粒所組成,這種微粒稱為分子.2.分子間有相互作用力.3.分子永不停息地作無規(guī)則的運動.10第10頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月二、氣體的狀態(tài)參量平衡態(tài)（一）體積V氣體分子所能達(dá)到的空間范圍.[單位:

m3]（二）壓強(qiáng)P氣體作用于容器壁單位面積的垂直作用力.[單位:Pa]1Pa=1N/m21.1mmHg=133.3Pa2.標(biāo)準(zhǔn)大氣壓(atm)11第11頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月（三）溫度t,T反映系統(tǒng)內(nèi)部大量分子作無規(guī)則劇烈運動程度1.攝氏溫標(biāo)(t)[單位:℃]2.熱力學(xué)溫標(biāo)(T)[單位:K]兩者換算關(guān)系:

T=273.15+t狀態(tài)參量：表征氣體有關(guān)特性的物理量如P、V、T等12第12頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月（四）平衡狀態(tài)

在不受外界影響（即系統(tǒng)與外界沒有物質(zhì)和能量的交換）的條件下，無論初始狀態(tài)如何，系統(tǒng)的宏觀性質(zhì)在經(jīng)充分長時間后不再發(fā)生變化的狀態(tài)。平衡態(tài)：準(zhǔn)靜態(tài)過程：如果狀態(tài)變化過程進(jìn)行得非常緩慢，以至過程中的每一個中間狀態(tài)都近似于平衡態(tài)，這樣的過程稱為“準(zhǔn)靜態(tài)過程

”，又稱“平衡過程

”。13第13頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月（質(zhì)量不變）三、理想氣體物態(tài)方程（一）氣體的實驗規(guī)律1.氣體定律2.阿伏伽德羅定律在相同的溫度和壓強(qiáng)下，1摩爾的任何氣體所占據(jù)的體積都相同。在標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下，即壓強(qiáng)P0=1atm、溫度T0=273.15K時,1摩爾的任何氣體的體積均為V0=22.41L/mol14第14頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月（二）理想氣體理想氣體：在任何情況下都嚴(yán)格遵守“波-馬定律”、“蓋-呂定律”以及“查理定律”的氣體。（三）理想氣體物態(tài)方程（質(zhì)量不變）15第15頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)：M為氣體的總質(zhì)量。M

mol為氣體的摩爾質(zhì)量。其中：16第16頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月理想氣體物態(tài)方程：令：R

稱為“普適氣體常數(shù)

”代入：（宏觀物理量表示）17第17頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月阿伏伽德羅常數(shù)：玻耳茲曼常數(shù)：設(shè)：分子質(zhì)量為m，氣體分子數(shù)為N，分子數(shù)密度n。18第18頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月理想氣體物態(tài)方程：標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的分子數(shù)密度：洛喜密脫數(shù)：（微觀物理量表示）19第19頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月四、熱力學(xué)第一定律及應(yīng)用

系統(tǒng)從外界吸收的熱量,一部分使系統(tǒng)的內(nèi)能增加,另一部分使系統(tǒng)對外界做功.1、熱力學(xué)第一定律20第20頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月

1）能量轉(zhuǎn)換和守恒定律.第一類永動機(jī)是不可能制成的.2）實驗經(jīng)驗總結(jié)，自然界的普遍規(guī)律.+系統(tǒng)吸熱系統(tǒng)放熱內(nèi)能增加內(nèi)能減少系統(tǒng)對外界做功外界對系統(tǒng)做功第一定律的符號規(guī)定物理意義21第21頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月幾種循環(huán)過程內(nèi)能變化1、等容過程理想氣體物態(tài)方程：內(nèi)能增大做功：A=022第22頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月122、等壓過程理想氣體物態(tài)方程：內(nèi)能增大做功：A>023第23頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月123、等溫過程內(nèi)能不變做功：A>024第24頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月熱機(jī)

：持續(xù)地將熱量轉(zhuǎn)變?yōu)楣Φ臋C(jī)器.

工作物質(zhì)（工質(zhì)）：熱機(jī)中被利用來吸收熱量并對外做功的物質(zhì).2、熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用25第25頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月冰箱循環(huán)示意圖26第26頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月

1、第二定律的提出（1）功熱轉(zhuǎn)換的條件第一定律無法說明.（2）熱傳導(dǎo)的方向性、氣體自由膨脹的不可逆性第一定律無法說明.五、熱力學(xué)第二定律熱力學(xué)第一定律的局限性27第27頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月3、熱力學(xué)第二定律兩種表述的等價性證明（反證法）：設(shè)克勞修斯表述不對，熱量可以自動地由低溫?zé)嵩磦鬟f到高溫?zé)嵩?，在下面設(shè)計卡諾熱機(jī)中是違反開爾文表述的.2、熱力學(xué)第二定律的兩種表述

（1）開爾文說法：不可能制造出這樣一種循環(huán)工作的熱機(jī)，它只使單一熱源冷卻來做功，而不放出熱量給其他物體，或者說不使外界發(fā)生任何變化。（2）克勞修斯說法：不可能把熱量從低溫物體自動傳到高溫物體而不引起外界的變化。28第28頁，課件共30頁，創(chuàng)作于2023年2月注意

1

熱力學(xué)第二定律是大量實驗和經(jīng)驗的總結(jié).

3熱力學(xué)第二定律可有多種說法，每一種說法都反映了自然界過程進(jìn)行的方向性.

2