物理學的第三次大綜合

物理學的第三次大綜合是從熱學開始的，涉及到宏觀與微觀兩個層次.宏觀理論熱力學的兩大基本定律:第一定律,即能量守恒定律;第二定律,即熵增加定律.科學家進一步追根問底,企圖從分子和原子的微觀層次上來說明物理規律,氣體分子動理論應運而生.

玻爾茲曼與吉布斯發展了經典統計力學.

熱力學與統計物理的發展,加強了物理學與化學的聯系,建立了物理化學這一門交叉科學.第八章熱力學基礎8-1功熱內能8-2熱力學第一定律一熱力學系統(系統)系統：熱力學研究對象環境：系統以外的其它物體分類：按系統與環境的關系劃分開放系統：即有能量交換又有質量交換閉合系統：只有能量交換而無質量交換（熱力學第一定律中應用）孤立系統：即無能量交換又無質量交換（熱力學第二定律中應用）實際中：均勻的液體、氣體具體對象：一定質量的理想氣體二熱力學平衡態定義：宏觀量不隨時間變化的狀態圖像：P-V,P-T,V-T圖中的一個點代表一個平衡態*平衡態特點1）單一性（系統內處處相等）;2）物態的穩定性——與時間無關；3）自發過程的終點；4）密度均勻，動態平衡。三熱力學過程定義：系統狀態隨時間變化的過程特點：初平衡態末平衡態分類：根據過程中間狀態劃分準靜態過程：(1)中間態均為平衡態(2)無限緩慢進行，理想過程。(3)P-V,P-T等圖上,用一條曲線表示.非靜態過程：(1)中間態為非平衡態(2)過程進行得快，實際過程。(3)P-V,P-T等圖上,用一條曲線表示.F四氣體準靜態的功（過程量）S定義：圖像：在P-V圖上，∣W∣=SPV12特點：功與過程有關，是過程量單位：焦耳，做功是能量的轉化過程。四熱量（過程量）：傳熱過程中傳遞的能量特點：值與具體過程有關，是過程量。定義：單位：焦耳，熱傳遞是能量的轉移過程。中學，液體最初，大學，氣體定（等）體摩爾熱容定（等）壓摩爾熱容摩爾熱容比（絕熱系數）等溫摩爾熱容絕熱摩爾熱容五理想氣體的內能（狀態量）定義：組成氣體的所有分子的熱運動動能總和特點：是溫度的單值函數，只與初末狀態有關，而與具體過程無關，是狀態量。公式：單位：焦耳，任何物體都具有內能。六熱力學第一定律內容：系統從外界吸收的熱量一部分用來對外做功，一部分用來增加系統內能。公式：物理意義：1）能量轉換和守恒定律(本質)。第一類永動機是不可能制成的。2）實驗經驗總結，自然界的普遍規律，適用于任意熱力學過程。準靜態過程微小過程+系統吸熱系統放熱內能增加內能減少系統對外界做功外界對系統做功第一定律中各量的正負號規定例1：理想氣體從狀態a經過程1到達狀態b，吸熱500，對外做功300，然后，系統又從狀態b經過程2返回狀態a，且外界做功200，求：2過程是吸熱還是放熱？解：∴放熱400焦耳第八章熱力學基礎8-3,4理想氣體的等值（等體、等壓、等溫、絕熱）過程

等體（容）過程特點：遵循：功：內能：熱：等容摩爾熱容：

等壓過程特點：遵循：功：內能：熱：等壓摩爾熱容：

等溫過程特點：遵循：功：內能：熱：

絕熱過程特點：遵循：內能：功：絕熱方程:

絕熱過程方程的推導:（不做要求）分離變量得12絕熱

方程常量常量常量以一摩爾理氣為例消去dT,

絕熱線和等溫線關系：(1)絕熱過程曲線的斜率(2)等溫過程曲線的斜率絕熱線比等溫線陡峭∴二者只能相交一次常量常量ABC常量

例一定量的理想氣體從體積膨脹到體積分別經過如下的過程，其中吸熱最多的過程是什么過程？（A-B等壓過程；A-C等溫過程；A-D絕熱過程）解ABCDP138—思考題6VPAB**O12絕熱例：討論理想氣體下圖過程中，各過程的正負。A—BA—2—BA—1—BP138思考題9第八章熱力學基礎8-5循環過程

熱機發展簡介

1698年薩維利和1705年紐可門先后發明了蒸汽機，當時蒸汽機的效率極低.1765年瓦特進行了重大改進，大大提高了效率.人們一直在為提高熱機的效率而努力，從理論上研究熱機效率問題，一方面指明了提高效率的方向，另一方面也推動了熱學理論的發展.各種熱機的效率液體燃料火箭柴油機汽油機蒸汽機熱機：持續地將熱量轉變為功的機器.工作物質（工質）：熱機中被利用來吸收熱量并對外做功的物質.冰箱循環示意圖定義：系統狀態經過一系列變后，又回到原來的狀態的過程叫熱力學循環過程。特征：經歷一個循環后一循環過程AB分類：順（正，熱機）循環，W總>0逆（負，制冷）循環，W總<0應用：熱機，制冷機，熱泵思考循環過程中，變化嗎?

圖像：閉合曲線，習慣上用P-V圖1、把熱能持續地轉變為功的裝置2、工作物質做正循環,W總>03、工作原理4、熱機效率熱機高溫熱源低溫熱源二熱機制冷機低溫熱源高溫熱源1、利用外界做功從低溫物體吸熱的裝置2、工作物質做逆循環,W總<03、工作原理4、制冷系數三制冷機1423例1：1mol

氦氣經過圖示的循環過程，其中，求各過程中氣體吸收的熱量和熱機效率。解由理想氣體物態方程得P128：例7定義：由兩個準靜態等溫和兩個準靜態絕熱過程組成特點：只在兩個熱源之間工作的理想循環四卡諾循環

(理論上效率最高的循環)

WABCD

A-B等溫膨脹

B-C絕熱膨脹

C-D等溫壓縮

D-A絕熱壓縮WABCD理想氣體卡諾循環熱機效率的計算

A—B等溫膨脹

B—C絕熱膨脹

C—D等溫壓縮

D—A絕熱壓縮卡諾循環A—B

等溫膨脹吸熱C—D

等溫壓縮放熱WABCD

D—A絕熱壓縮過程B—C

絕熱膨脹