高中物理竞赛专题之热学专题(共136张PPT)

高中物理竞赛专题 之 热学专题 热学（heat）是研究物质的热性质和分子热运动的规律及其应用的学科，是物理学的一个重要组成部分。 根据对热现象研究方法的不同，热学又可分为宏观理论和微观理论两部分。 微观理论 统计物理学 宏观理论 热力学 导 论 微观模型 宏观热现象微观本质 力学规律 统计方法 宏观热现象 宏观热现象的规律 观察实验 逻辑推理 统计平均 描写宏观物质整体特征的量。如体积、温度、压强和内能等。 宏观量 描写单个微观粒子特征的量。如分子质量、位置、速度、能量等。 微观量 * 统计物理学是热学的微观理论，它从物质的微观模型出发，应用统计的方法和力学规律，研究大量粒子组成的宏观物体所遵循的统计规律． 第一章 气体动理论 根据研究对象：理想气体的特点和研究任务，提出平衡态的概念，建立理想气体的微观模型，提出统计假设，在此基础上应用力学规律，推导出理想气体的压强公式，结合理想气体的状态方程，得到温度公式，从而揭示宏观量压强和温度的微观本质。应用自由度的概念，得到能量按自由度均分原理，揭示宏观量内能的本质。集中体现了气体动理论的研究方法。 根据气体分子热运动的图景，提出分子速率分布和速度分布的概念，给出麦克斯韦速率分布律和速度分布律。根据分子的有效半径推导出气体分子的平均碰撞频率和平均自由程的计算公式。把麦克斯韦速度分布律推广得到波耳兹曼能量分布律。 研究思路 * 本章研究物质热运动的微观本质，探讨理想气体在平衡态时的有关统计分布规律． 一、状态参量、平衡状态与非平衡状态 由大量分子、原子组成的宏观物质称为热力学系统或系统。 1、系统与外界 系统以外且与系统发生物质、能量交换的物质系统称为外界。 根据系统和和外界的关系，可将系统分为以下几种类型： 系统与外界之间的界面叫做系统的边界 。 孤立系统：与外界不发生任何物质和能量交换的系统 。 封闭系统：与外界只有能量交换没有物质交换的系统 。 开放系统：与外界同时发生能量交换和物质交换的系统。 §1.1 气体动理论的基本概念 * 与经典力学中的隔离体方法相类似，在热力学中也常把研究对象分离出来，称之为热力学系统．系统以外的物质称之为环境，也叫做外界．系统与外界之间的界面叫做系统的边界．系统的边界可以是真实的表面，也可