大学物理《热力学基础》PPT课件.pptx

大学物理《热力学基础》PPT课件12021/10/10/周日

目录contents引言热力学基本概念热力学第一定律热力学第二定律理想气体及其性质热力学循环与效率总结与展望22021/10/10/周日

01引言32021/10/10/周日

热力学是研究热现象中物质系统在平衡时的性质和建立能量的平衡关系，以及状态发生变化时系统与外界相互作用的学科。热力学在能源转换和利用、环境保护、材料科学、生命科学等领域具有广泛的应用价值，是现代科学技术的重要基础。热力学的定义和重要性重要性定义42021/10/10/周日

03热力学的现代发展20世纪以来，随着统计物理学的发展，热力学与统计物理学的关系日益密切，热力学理论得到了进一步的深化和发展。01早期热力学17世纪末到18世纪初，人们开始研究热量和机械功之间的关系，提出了热质说和热的运动说等理论。02热力学第一定律和第二定律的建立19世纪中叶，随着能量守恒定律和热力学第二定律的相继发现，热力学理论体系逐渐完善。热力学的发展历史52021/10/10/周日

课程目标掌握热力学的基本概念、基本定律和基本理论；了解热力学在各个领域的应用；培养分析问题和解决问题的能力。学习方法认真听讲、积极思考、勤于练习；重视基本概念和基本理论的理解和掌握；关注热力学在实际问题中的应用；培养自主学习和终身学习的意识。课程目标和学习方法62021/10/10/周日

02热力学基本概念72021/10/10/周日

指我们研究的对象，可以是一个物体、一部分物体或物体组成的整体。系统与系统发生相互作用的其他物体或物体组成的整体。环境与环境只有能量交换，没有物质交换的系统。封闭系统与环境既有能量交换，又有物质交换的系统。开放系统系统与环境82021/10/10/周日

状态系统所有宏观物理性质的集合。状态变量描述系统状态的物理量，如压强、体积、温度等。平衡态系统各部分的性质长时间内不发生变化的状态。非平衡态系统各部分的性质随时间变化的状态。状态与状态变量92021/10/10/周日

平衡态系统内部各部分之间及系统与外界之间达到热平衡、力平衡等动态平衡的状态。准静态过程系统从一个平衡态变化到另一个平衡态时，经历的所有中间状态都可以近似看作平衡态的过程。可逆过程与不可逆过程可逆过程是指系统经历一个准静态过程后，可以沿着相反的路径回到初始状态；不可逆过程则不能。平衡态与准静态过程102021/10/10/周日

热力学第零定律01如果两个系统与第三个系统各自处于热平衡状态，那么这两个系统之间也必定达到热平衡。温度02热力学第零定律表明，存在一个物理量——温度，它是热平衡系统的共同属性。温度是热力学系统的一个物理属性，而它的具体数值的标定则依赖于具体选择的温标。温标03温度的数值表示方法，常用的有摄氏温标、华氏温标和热力学温标等。其中，热力学温标是绝对温标，它的零点（0K）是温度的最低极限，称为绝对零度。热力学第零定律与温度概念112021/10/10/周日

03热力学第一定律122021/10/10/周日

热力学第一定律是能量守恒定律在热力学系统中的具体表达。它表明，热力学系统内能的增量等于外界对系统所做的功和系统从外界吸收的热量之和。数学表达式为：ΔU=Q+W，其中ΔU为系统内能增量，Q为系统吸收的热量，W为外界对系统所做的功。010203热力学第一定律的表述132021/10/10/周日

能量守恒原理01能量守恒原理是自然界最普遍、最基本的定律之一。02它指出，在一个孤立系统中，能量的总量保持不变，不会凭空产生或消失。热力学第一定律是能量守恒原理在热力学领域内的具体体现10/10/周日

热量和功的计算01热量和功是热力学系统中两种不同形式的能量传递方式。02热量是由于系统间温度差而自发传递的能量，功则是由于系统间压力差或其他外力作用而传递的能量。03在计算热量和功时，需要明确系统的初末状态以及传递能量的具体过程。152021/10/10/周日

01例如，在热力发电中，利用热力学第一定律可以计算燃料的热效率以及发电过程中的能量损失。在材料科学中，热力学第一定律可以用于分析材料的热稳定性以及相变过程中的能量变化。在环境科学中，热力学第一定律可以帮助我们理解气候变化和环境污染等问题的本质和解决方法。热力学第一定律广泛应用于各种热力学过程和现象的分析和计算。020304热力学第一定律的应用162021/10/10/周日

04热力学第二定律172021/10/10/周日

克劳修斯表述热量不可能自发地从低温物体传到高温物体。熵增表述在孤立系统中，一切不可逆过程必然朝着熵增加的方向进行。开尔文-普朗克表述不可能从单一热源吸取热量，使之完全变为有用功而不产生其他影响。热力学第二定律的表述182021/10/10/周日