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－－ 热 学
热 学
大学物理讲座
202X
哈尔滨工程大学理学院物理教学中心
掌握压强和温度的微观意义。
在微观方面，掌握能量按自由度均分原则，从而导出理想气体的内能公式。在宏观方面，掌握理想气体的内能只是温度的单值函数。理解真实气体的内能是温度和体积的状态函数。
掌握气体分子速率的统计分布规律。着重利用分布函数能计算气体分子三种速率及其它的物理量。
掌握内能、功和热量三者的意义。了解做功和传递热量对系统内能的变化是等效的，但其本质是有区别的。内能是状态的函数。而做功和传递热量则与过程有关。
从普遍的能量转换和守恒定律掌握热力学第一定律及其理想气体各等值过程中的应用。会计算循环过程的效率。
理解热力学第二定律时，掌握热力学第二定律的微观实质。
教学要求:
一、基本概念
平衡态和平衡过程
平衡态：若系统与外界无能量交换，则系统的宏观性质
不随时间改变，这样的状态称为平衡态。
平衡过程：系统从一个状态不断地变化到另一个状态，
我们称系统经历了一个过程。若其间所经历
的所有中间状态都无限地接近平衡态，这个
过程称为平衡过程。（准静态过程）
理想气体的压强和温度(PV=RT)→P=nkT
压强：所有分子每秒钟施于单位面积器壁的冲量。
理想气体的内能：所有分子的动能总和。
内能：在一个系统内，所有分子的动能和分子间
相互作用势能的总和称为系统的内能。
温度：标志物体内分子无规则运动的剧烈程度。
01
03
02
平均自由程：
4
热机效率：
5
定容摩尔热容量
1
定压摩尔热容量
2
平均碰撞频率
3
摩尔热容比
循环过程：
6
致冷系数：
01
基本定律和定理
02
麦克斯韦速率分布律：在平衡态下，当气体分子间的相互作用可以忽略时，分子分布在任一速率区间v~v+dv内的分子数占总分子数的比率为：
03
熵
04
分布函数
三种速率
：在温度为T 的平衡态下，气体分子每个自由度的平均动能都相等，其大小等于 。
理想气体无摩擦的平衡过程
气体的种类
自由度
一个分子的平均平动动能
一个分子的平均转动动能
一个分子的平均动能
单原子
3
3/2kT
0
3/2kT
双原子
5
3/2kT
2/2kT
5/2kT
多原子
6
3/2kT
3/2kT
6/2kT
：
热力学第一定律对理想气体五个过程的应用
0
绝热
0
等温
等压
0
等容
备注
Q
A
E
过程
直线
讨论温度转换点、吸放热转换点
热力学第二定律：
01
开尔文表述：不可能从单一热源吸取热量，使之完全变成有用功而不产生其它影响。
02
克劳修斯表述：热量不可能自动地从低温物体传向高温物体。
03
热力学第二定律的统计意义：一个不受外界影响的“孤立系统”，其内部发生的过程，总是由概率小的状态向概率大的状态进行，由包含微观状态数少的状态向包含微观状态数多的状态进行。
04