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(共17张PPT)
2020
全国高中物理竞赛
华科附中辅导课件
（含竞赛真题练习）
(Heat)
第二篇
热学
研究方法
宏观理论：实验的方法
微观理论：统计的方法
热力学
统计物理
初级形式称为气体动理论
研究物体热运动的性质和规律。
由大量微观粒子组成的宏观物体，
研究内容
热运动 ——大量分子的无规则运动。
研究对象
有固、液、气体，等离子体，辐射场……
本篇以研究理想气体的热运动为主。
第二篇
热学
第7章
气体动理论
第7章 气体动理论
Kinetic Theory of Gasses
Thermodynamic System & Equilibrium State
第1节 热力学系统和平衡态
1. 热力学系统与外界
(1)热力学系统（简称系统）
由大量微观粒子所组成的宏观物体
(2)系统的外界（简称外界）
能够与所研究的系统发生相互作用的其它物体
(3)系统分类
孤立系统——与外界没有任何相互作用
封闭系统——与外界有能量交换但没有物质交换
开放系统——与外界既有能量交换又有物质交换
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2. 宏观量与微观量
微观量：表征单个分子特征的物理量
宏观量：反映整个系统宏观性质的物理量
关系：个别分子的运动无规则，大量分子的
集体表现一定存在一种统计规律。
用统计的方法，可以求出大量分子的微观
量的统计平均值，并用来解释实验中所测得的
宏观性质。
如: 体积V, 压强P, 温度T, 热容量C 等
如: 分子的大小d、位置r、速度v、
质量 m、能量 E 等。
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3. 热力学平衡态与状态参量
一个系统在不受外界影响的条件下,若它
的宏观性质不再随时间变化, 则此系统处于
热力学平衡态。
平衡态是系统宏观状态的一种特殊情况
例：理想气体绝热自由膨胀
真空
注：
（1）一个孤立系统总是处于平衡态
（2）平衡态实质上只是一种热动平衡
非平衡态
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状态参量
常用的状态参量有五类：
几何参量（如：气体体积V）
力学参量（如：气体压强P）
热学参量（如：气体温度T）
化学参量（如：混合气体各化学组
分的质量m 和摩尔数? 等）
电磁参量（如：电场和磁场强度，
电极化和磁化强度等）
—— 确定平衡态的宏观性质的物理量。
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4.准静态过程 过程曲线
系统从
系统经历了一个热力学过程
——过程
若系统在变化过程中经历的每一状态都无
限接近于平衡态，则此过程称为准静态过程；
否则为非准静态过程。

另一个状态
一个状态
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例如:一实际汽缸的气体作为系统，当活塞运动中
气体被压缩，使系统在整个压缩过程中经历
了一系列非平衡状态。
设想
准静态过程
实际的热力学过程中任一状态都不是平衡态
非准静态过程
快速压缩
(近似)
一些极缓慢进行的过程可近似视为准静态过程
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状态图与过程曲线
系统处于平衡态时, 其状态参量满足一定的关系：
例如：理想气体的状态方程
——状态方程
若系统经历的是准静态过程, 则可将其经历
的所有状态在状态图上表示出来, 所连成的曲线
叫过程曲线。
常用状态图有P—V图, P—T图, V—T图.
V
P
.
（P1 V1）
平衡态
准静态过程
（1）非平衡态不能用
状态参量描述
（2）非准静态过程不
能用过程曲线描述
（P2 V2）
状态图
作图
注意：
.
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5.温度与热力学第零定律
有热量交换的两个系统间的相互作用叫热接触
系统A和B处在各自的平衡态
状态都变化
最终
热平衡(都到达新的平衡态,且不再变化)
标志：两系统之间的热交换停止
如果两个热学系统中的每一个系统都与保
持在某一平衡态的第三个热学系统处于热平衡,
则此两热学系统必定也处于热平衡, 这个结论
称为热力学第零定律。
热力学第零定律
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处于热平衡的两系统具
有共同的宏观状态参量
温度(T)
一切互为热平衡的系统，都具有相同的温度。
A、B两系统发生热接触时:
热量由A传给B
(热平衡)
热量由B传给A
无热量传递
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（1）温度是热学中特有的物理量，它决定一系统
是否与其它系统处于热平衡。
说明
（2）温度的概念与人们日常对温度的理解
（温度——冷热程度）是一致的。
温标
——温度的数字表示法
常用的两种温标
摄氏温标：
水的三相点 t = 0o
热力学温标：
与任何物质的性质无关
SI
单位制
热力学第零定律还是制造温度计的依据
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