热学 第一讲 复旦大学物理系 俞熹 WhyX eMail: WhyX@fudan.edu.cn Mobile: 13585710010 2010年5月
绪论 温度、热量 热力学第零定律(热平衡) 物态方程(PV=nRT) 热力学第一定律(热功当量) 热力学第二定律(熵增原理) 四大力学:热力学与统计力学
温度和热量 0度的铁和木块哪个凉? 为啥 热胀冷缩?举例? 温度计是什么原理?
温标 华氏温标(oF)0盐水-32冰水-212沸水 摄氏温标(oC)0冰水-100沸水 开尔文温标(K) (k)10-9激光致冷,10-3稀释致冷,3k宇宙平均温度,102常温,104太阳表面,107太阳中心,1012强子相变,1039宇宙诞生
热力学第零定律 什么是温度? 测量,热平衡。 A=B,A=C B=C 温度的微观定义 热量的微观定义 冷热程度?如何定量?举个温度例子 人体温为啥是37oC,冷血动物 测量,热平衡。 A=B,A=C B=C 温度的微观定义 热量的微观定义
物态方程 波意尔定律(R. Boyle 1662) 盖吕萨克定律(Gay-Lussac 1802) 查理定律(Charles 1787) 当t不变,一定量的气体pV为常数 pV=Const 盖吕萨克定律(Gay-Lussac 1802) 当压强不变,定量的气体体积随温度线性变化 V=V0(1+αvt) 查理定律(Charles 1787) 体积不变,定量的气体压强随温度线性变化 p=p0(1+αpt)
理想气体 在气体稀薄的情况下,αv=αp=1/t0 该情况下的气体称为理想气体 pV/T=Const 1mol理想气体在1ATM下体积为22.4L 普适常数R
思考题 给物体同样的热量,一定使得他们提高相同的温度吗?一定会提高温度吗? 举例说明热胀冷缩的应用和避免 节日释放的氢气球最后结局如何?
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例题 一氧气瓶的容积为32L,其中氧气压强为130ATM,规定氧气压强降到10ATM就需要充气,已知每天需要用1ATM的氧气400L,问该瓶氧气能够用几天? 某一质量为M,半径为r的星球外由摩尔质量为μ、厚度为h<<r的气体包裹着。求行星表面温度T
例题 密闭高压锅内放入温度为20oC的少量水,加热后当所有水蒸发时,锅内的温度为115oC,3ATM。求最初水占锅子的比率。 M水=18g/mol, ρ水=1000kg/m3
热量 焦耳,热功当量4.2J/cal 热容C(heat capacity)J/K 比热c(单位质量热容)J/(kg K) 摩尔热容Cmol J/(mol K) 潜热(latent heat) 熔化热,汽化热
例题 锅内放入0度的冰水混合物并加盖,冰和水的质量相等。经过T=2h40min后,冰全部融化,求: 再经过多少时间水温升高1度? 使水从20度加热到21度要多长时间?
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