热学教学绪论.ppt
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1、一,热学的研究对象和方法一,热学的研究对象和方法1自然界中存在着广泛的热现象,热学现象比单纯的力学、电磁自然界中存在着广泛的热现象,热学现象比单纯的力学、电磁学和光学现象复杂得多学和光学现象复杂得多 2简短的结论;严格地讲,热现象伴随着一切自然现象,他们简短的结论;严格地讲,热现象伴随着一切自然现象,他们是热学的研究对象。是热学的研究对象。3热现象的基本特点及其思考:热现象的基本特点及其思考:(1)热现象是众多微小粒子群体运动,每个粒子)热现象是众多微小粒子群体运动,每个粒子自己的运动,但宏观上又表现出一种集体效应;自己的运动,但宏观上又表现出一种集体效应;统计力学的方法统计力学的方法微观微观
2、热学的研究方法热学的研究方法 热力学的方法热力学的方法 宏观宏观(2)热现象多伴有较复杂的能量转化)热现象多伴有较复杂的能量转化(3)热学过程具有方向性)热学过程具有方向性 能量守恒是数量上的限制,此外对能量的转换再没有方式和方向上等能量守恒是数量上的限制,此外对能量的转换再没有方式和方向上等其他的限制。但实际上,物理学的发展历史和我们的日常生活经验都告述其他的限制。但实际上,物理学的发展历史和我们的日常生活经验都告述我们,仅有数量上的限制是不够的,并不足以解释不少问题。比如,摩擦我们,仅有数量上的限制是不够的,并不足以解释不少问题。比如,摩擦生热,摩擦作功全部转化成热,但热一般不能全部转化成
3、类似于摩擦一般生热,摩擦作功全部转化成热,但热一般不能全部转化成类似于摩擦一般的机械功;各种热机,例如汽车蒸汽机等,总是不可避免地要损失不少的的机械功;各种热机,例如汽车蒸汽机等,总是不可避免地要损失不少的热量,热机效率必然小于一,具有新陈代谢的生命活体,包括热量再内的热量,热机效率必然小于一,具有新陈代谢的生命活体,包括热量再内的能量物质输运总是有序的,一旦生命结束,则会变成无序的。能量物质输运总是有序的,一旦生命结束,则会变成无序的。(4)热学现象和过程与大脑思维和许多社会现象和过程有着相似之处,)热学现象和过程与大脑思维和许多社会现象和过程有着相似之处,热学的研究方法可以移植到其他自然科
4、学和社会学科研究之中热学的研究方法可以移植到其他自然科学和社会学科研究之中。二,热学的知识体系二,热学的知识体系(一)热力学的知识体系:(一)热力学的知识体系:1,热力学第零定律,热力学第零定律状态和温度;状态和温度;2,热力学第一定律,热力学第一定律过程与能量;过程与能量;3,热力学第二定律,热力学第二定律过程与方向;过程与方向;4,热力学第三定律,热力学第三定律对温度的限制。对温度的限制。(二)分子物理(统计物理初步)体系(二)分子物理(统计物理初步)体系分子运动论:分子运动论:1,物质的构成与研究方法;,物质的构成与研究方法;2,热运动的规律对热学性质的影响;,热运动的规律对热学性质的影
5、响;3,相互作用力规律对热学性质的影响。,相互作用力规律对热学性质的影响。(三)宏观性质与微观运动的关系(三)宏观性质与微观运动的关系三,热学研究方法特点分析三,热学研究方法特点分析 1热力学方法热力学方法:不考虑物质系统的微观结构和微观运动,以能量为:不考虑物质系统的微观结构和微观运动,以能量为核心线索,以能量守恒和转化为基础,通过态参量和态函数来描述物核心线索,以能量守恒和转化为基础,通过态参量和态函数来描述物质系统的宏观状态及其变化规律。质系统的宏观状态及其变化规律。以唯象为主,称为唯象理论,往往不能阐述问题的本质,因而不能解以唯象为主,称为唯象理论,往往不能阐述问题的本质,因而不能解决
6、理论和实际的差异,对理论的发展是不利的。但由于数学形式简洁直观,决理论和实际的差异,对理论的发展是不利的。但由于数学形式简洁直观,能量有时中心线索,很符合工程实际的需要,所以很有使用价值。能量有时中心线索,很符合工程实际的需要,所以很有使用价值。2分子物理学的方法分子物理学的方法:根据分子的微观结构和分子的微观运动,根据分子的微观结构和分子的微观运动,提出简化的假设或模型,研究分子个体运动的集体表现,采用最简单的提出简化的假设或模型,研究分子个体运动的集体表现,采用最简单的统计原理,从微观本质上阐述宏观热学现象和过程的本质。统计原理,从微观本质上阐述宏观热学现象和过程的本质。这种方法是深刻而根
7、本的,弥补了热力学方法的不足。但由于对微观这种方法是深刻而根本的,弥补了热力学方法的不足。但由于对微观客体的认识不足,模型和假设都还不够完善,能解决的问题相当有限,加客体的认识不足,模型和假设都还不够完善,能解决的问题相当有限,加上统计的方法在数学上比热力学方法要复杂得多,用在理论研究上更多。上统计的方法在数学上比热力学方法要复杂得多,用在理论研究上更多。3 3热力学方法和分子物理的方法是相热力学方法和分子物理的方法是相辅相成的辅相成的 从理论上讲,这两种方法中的任何一种,都可用来研从理论上讲,这两种方法中的任何一种,都可用来研究任何热学问题,但两者都应当发展到更高的阶段,这正究任何热学问题,
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