AB導熱板A、B兩系統達到熱平衡時，兩系統具有一個共同的宏觀性質——溫度。溫度（T）：互為熱平衡的系統所具有的的一個共同的宏觀性質，稱為系統的溫度。溫標：溫度的定量表示。攝氏溫標：t（0C）熱力學溫標：T（K）第三篇熱學熱學---研究物質熱現象和熱運動規律1．什么是熱學宏觀物體是由大量的微觀粒子(分子、原子等)所組成的。微觀粒子的無規則的運動，稱為熱運動(thermalmotion)。熱學是研究熱運動的規律及其對物質宏觀性質的影響，以及與物質其他運動形態之間的轉化的物理學分支。2．熱學的分類按照研究方法的不同，熱學可分為兩門學科，即熱力學和統計物理學。熱力學是研究物質熱運動的宏觀規律，從能量的觀點出發，以熱力學實驗定律為基礎，應用數學方法，通過邏輯推理和演繹，來研究熱現象的宏觀規律及其應用。優點：結論具有很高的可靠性和普遍性；缺點：熱力學理論不涉及物質的微觀結構和粒子的運動，把物質看成是連續的，因此不能解釋宏觀性質的漲落。熱力學(thermodynamics)統計物理學是研究物質熱運動的微觀理論，從“宏觀物質系統是由大量微觀粒子組成的”這一基本事實出發，認為物質的宏觀性質是大量微觀粒子運動的集體表現，認為宏觀量是微觀量的統計平均值。優點：它可以把熱力學的幾個基本定律歸結于一個基本的統計原理，闡明了熱力學定律的統計意義(揭示了熱現象的微觀本質)；缺點：由于對物質的微觀結構所作的往往只是簡化的模型假設，因而所得得理論結果往往只是近似的(可靠性、普遍性差)。氣體動理論：以氣體為研究對象。統計物理學(statisticalphysics)Chapter7熱學現象的宏觀規律§7.1熱力學狀態及其描述一、熱力學系統

1．系統

熱學研究的是由大量分子、原子組成的物體或物體系的運動形式，我們稱這些物體為熱力學系統，簡稱系統。系統以外的一切則稱為外界，外界可以與系統發生相互作用。2．孤立系統如果一個系統與外界既不交換物質又不交換能量，則稱這樣的系統為孤立系統。這是一種理想情形。3．封閉系統與外界只交換能量但不交換物質的系統稱為封閉系統。4．開放系統外界既交換物質又交換能量的系統稱為開放系統。外界熱力學系統二、平衡態的幾何表式

1.定義2、說明（1）平衡態是一個理想狀態，它不同于定態；（2）平衡態是一種動態平衡；（3）對于平衡態，可以用p-V圖上的一個點來表示。把用來描述系統宏觀狀態的物理量稱為狀態參量。

氣體的宏觀狀態可以用體積V、壓強P和溫度T來描述體積V——幾何參量壓強p——力學參量溫度T——熱力學參量三、狀態參量

常用的狀態參量有四類：1、幾何參量，如氣體的體積；2、力學參量，如氣體的壓強p；3、化學參量4、電磁參量1.氣體狀態參量：壓強(P)、體積(V)、溫度(T)壓強（p）：作用于容器壁上單位面積的力。體積（V）分子熱運動所能達到的空間，即容器體積.

單位：帕斯卡（Pa）、大氣壓（atm）、毫米汞柱（mmHg）單位：立方米（m3）、升（L）=760mmHg1mmHg=133.3PaAB導熱板A、B兩系統達到熱平衡時，兩系統具有一個共同的宏觀性質——溫度。溫度（T）：表征在熱平衡物態下系統宏觀性質的物理量。熱力學第零定律熱力學第零定律：如果系統A、B同時和系統C達到熱平衡，則系統A和B也處于熱平衡—熱平衡的傳遞性。達到熱平衡的系統具有共同的內部屬性—溫度CBA溫度的宏觀定義：表征系統熱平衡時宏觀性質的物理量。溫標——溫度的數值表示法。五、溫度計及溫標：1.溫標：系統冷熱程度的數值表示稱為溫標。2.經驗溫標：

以具體物質的某一特性確定的溫標.(攝氏溫標）

例如：利用水銀的體積隨溫度的單調變化、金屬絲的電阻隨溫度的變化特性表示溫度。選擇水銀柱長隨溫度變化指示溫度。

水銀溫度計2.用水的冰點作為攝氏零度。沸點為

100度。

01020303.將它們之間分為100等份，每一份為1度。確定溫標。3.理想氣體溫標：用理想氣體的體積或壓強隨溫度的單調變化確立的溫標。

定容氣體溫度計和定壓氣體溫度計分別用壓強和體積來表示溫度.用定容氣體溫度計或定壓氣體溫度計來實現T90=t90+273.15K4.熱力學溫標（絕對溫標）：由卡諾定理引進的溫標（它不依賴于任何具體物質的特性。與理想氣體溫標一致。熱力學溫標與攝氏溫標的關系攝氏溫標：t℃水的冰點——0℃水的沸點——100℃冰點和沸點之差的百分之一規定為1

℃

。絕對零度：

T=0Kt=-273.15℃水三相點（氣態、液態、固態的共存狀態）273.16K2理想氣體物態方程

物態方程：理想氣體平衡態宏觀參量間的函數關系.對一定質量的同種氣體理想氣體物態方程理想氣體宏觀定義：遵守三個實驗定律的氣體.摩爾數氣體普適常量氣體質量(kg)氣體摩爾質量p(atm),V(升)，T（K）p(Pa),V(m3)，T（K）2公式適用條件國際單位氣體壓強不太大，溫度不太低，密度不太高準靜態過程

熱力學過程系統從一個平衡態向另一個平衡態過渡的過程系統的熱力學過程進行得無限緩慢，以致于每一個中間狀態都可視為平衡態p

四、熱力學過程一個點：表示一個平衡態12p~V圖上注意一條曲線：表示一個準靜態過程往往§7.3功與熱量一、功

1．無摩擦的準靜態過程的功——體積變化的功

以氣缸內活塞的運動為例。設缸內氣體的壓強為P、體積為V，活塞的面積為S，則氣體通過作用在活塞上的力F=PS而膨脹，當系統發生無限小膨脹的準靜態過程時，活塞發生微小位移dx，氣體對外作的元功為：

當系統從初態Ⅰ經過一個準靜態過程變化到終態Ⅱ時，系統對外界所作總功為：注意：作功與過程有關.系統對外界作正功系統對外界作負功（外界對系統作正功）§7.3功與熱量2．功的幾何意義——P-V圖中曲線下的面積為功A§7.2功與熱量二、熱量

1．系統與外界作用的兩種方式§7.3功與熱量2.熱量QQ﹥0，系統從外界吸熱；Q﹤0，系統向外界放熱系統和外界之間存在溫差而發生的能量傳遞.1）過程量：與過程有關；2）等效性：改變系統熱運動狀態作用相同；

宏觀運動分子熱運動功分子熱運動分子熱運動熱量3）功與熱量的物理本質不同.1卡=4.18J，1J=0.24卡功與熱量的異同§7.3功與熱量4.熱容量（1）熱容的定義

當系統的質量為單位質量時，它的熱容量叫比熱容或者比熱，用小寫c表示

當系統的物質的量為1mol時，它的熱容量叫摩爾熱容，用表示

（2）定體摩爾熱容與定壓摩爾熱容

§7.3功與熱量有

奧恩庫爾的“永動機”模型§7.4熱力學第一定律與內能

§7.4熱力學第一定律與內能焦耳實驗：對系統做機械功焦耳實驗：對系統做電功一、內能（狀態量）§7.4熱力學第一定律與內能

1、系統與外界絕熱隔離

焦耳實驗說明，絕熱功與實施絕熱過程的途徑無關，而由狀態1和狀態2完全決定。而內能就是表征某一狀態的函數。系統從平衡態1經絕熱過程到到平衡態2,內能的增加量為B12A**B12A**

系統內能的增量只與系統起始和終了狀態有關，與系統所經歷的過程無關，內能是狀態量。（與勢能進行類比）

內能是狀態量：實際氣體：理想氣體：內能是溫度的單值函數：

內能指與微觀熱運動有關的能量，不包括系統整體的機械能。§7.4內能熱力學第一定律2、系統與外界未絕熱隔離外界對系統做功A

系統從外界吸收熱量Q

系統內能的增量U++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正負規定：§7.4熱力學第一定律與內能

二、熱力學第一定律

系統從外界吸收的熱量,一部分使系統的內能增加,另一部分使系統對外界做功。1、數學表達式2、說明（1）熱力學第一定律是包括熱現象在內的能量守恒與轉化定律的一種表達形式。（2）該定律的另一種通俗表述是：第一類永動機是不可能造成的。無限小過程

永動機的設想圖

計算各等值過程的熱量、功和內能的理論基礎1、（理想氣體的共性）2、解決過程中能量轉換的問題4、理想氣體的功、熱量的計算公式。三、熱力學第一定律在理想氣體等值過程中的應用3、

理想氣體的內能是溫度的單值函數。（一）等容過程1、過程特點系統的體積不變2、過程方程3、過程曲線VP2（P2,V,T2）P1P2VO1（P1,V,T1）等容升壓

氣缸內氣體吸熱升壓

5、內能增量4、功6、熱量等容過程系統從外界吸收的熱量全部轉化為內能

說明：此公式不僅適用于等容過程，對任何過程都適用。此公式可作為計算任何熱力學過程中理想氣體內能改變的普遍公式。理想氣體的內能僅是溫度的單值函數。（二）等壓過程1、過程特點系統的壓強不變2、過程方程3、過程曲線VPV1V2P（P,V2,T2）O（P,V1,T1）12等壓膨脹

氣缸內氣體等壓膨脹5、內能增量4、功6、熱量（邁耶公式）（比熱容比）

意義：在具有相同初末態的過程中，等壓過程吸收的熱量大于等容過程中吸收的熱量。1mol理想氣體溫度升高1K，對于等容過程，體積不變，吸收的熱量全部用于增加系統的內能。而對于等壓過程，吸收的熱量除用于增加系統的內能，還要對外作功。所以，等壓過程中系統吸收的熱量比等容過程中要多8.31J。三、等溫過程§7.4理想氣體的熱力學過程（1）§7.4理想氣體的熱力學過程（2）因此，無法用來計算等溫過程的熱量。四、絕熱過程§7.4理想氣體的熱力學過程§7.4理想氣體的熱力學過程§7.4理想氣體的熱力學過程AA§7.4理想氣體的熱力學過程§7.4理想氣體的熱力學過程§7.4理想氣體的熱力學過程§7.4理想氣體的熱力學過程§7.4理想氣體的熱力