tF
[9 5
t
0C
32]0F
t是摄氏温标
TR
1.8T (
0R) K
TR是兰（金）氏温标
TR
[
tF 0F
459.67]0R
温度
单 符 固定点的温度值 位 号 绝对零度 冰点 三相点 汽点
与热力学温度 的关系
热力学温度 K T 0
273.15 273.16 373.15 T=T
通用 情况
国际通用
摄氏温标 C t -273.15 0.00
热力学：由观察和实验总结出来的热现象规律，构成
热现象的宏观理论，叫做热力学。
热力学方法的优点：
热力学基本定律是自然界中的普适规律，只 要在数学推理过程中不加上其它假设，这些 结论也具有同样的可靠性与普遍性。 热力学的局限性：
1、它只适用于粒子数很多的宏观系统；
2、它主要研究物质在平衡态下的性质，它不能解答系统如何从非平 衡态进入平衡态的过程；
13
3、它把物质看成为连续体，不考虑物质的微观结构
2、微观描述过程：统计物理学
统计物理学则是热物理学的微观描述方法，它从物质由大
数分子、原子组成的前提出发，运用统计的方法，把宏观性质看 作由微观粒子热运动的统计平均值所决定，由此找出微观量与宏 观量之间的关系。
微观描述方法 在于它在数学上遇到很大的困难， 的局限性： 由此而作出简化假设（微观模型）
（体积不变）
374.0 373.2 373.0
T(p)=373.15K
O2
空气 N2 H2
200 400 600 800 1000
由气体温度计所 定出的温标称为 理想气体温标
Ptr/(133.3224Pa)
23
例1.1
如图所示，若测得此时B的压强读数为p，求待测 温度T。
解：
VB
B
m
温泡A
压力表B
1、分子运动论的实验 基础及基本论点；
2、理想气体分子运动 的规律（平衡态）；
3、理想气体内迁移规 律（非平衡态）。
热学理论的应用 （物性学）
1、实际气体、 液体、固体的基 本性质； 2、一级相变特 征及基本规律。
2
❖ 古希腊（公元前611—430年） 四元素说：万 物是由土、水、火、气四种元素在数量上不 同比例的配合组成的。
3、热力学第零定律的物理意义
•互为热平衡的物体之间必存在一个相同的特征，即它们的 温度是相同的。 •第零定律不仅给出了温度的概念，而且指出了判别温度 是否相同的方法。
温度计
21
三、温标
1、温标的建立
温度的数值表示法叫做温标
经验温标的三要素
•选择测温物质，确定测温参量（属性） •选定固定点
•进行分度，即规定测温参量随温度 的变化关系
2、理想气体温标
以气体为测温物质，利用理想气体状态方程中体积（压
强）不变时压强（体积）与温度成正比关系所确定的温标称 为理想气体温标
22
T ( p) pV0
R
V0不变
ptr
R
V0
273.16
T ( p) 273.16K lim p p ptr 0 tr
T(p)
Ptr为该气体温度计在水的三相点 （气、液、固三相共存）时的压强
❖ 我国殷商时期 五行学说：金、木、水、火、 土是构成世界万物的五种基本元素，称为五 行。中国古代提出的元气说，就认为热（火） 是物质元气聚散变化的表现。
3
从钻木取火到商周的青铜器 伽利略温度计 16世纪 (明)
4
瓦特早期蒸汽机
清 初
5
6
1807年
嘉庆12年
7
1823年
道光3年
8
1892年
4、分子的运动遵从经典力学的规律
处于平衡态的气体均具有分子混沌性
在常温下，压强在数个大气压以下的气体，一般都能很好 地满足理想气体方程。
31
二、单位时间内碰在单位面积器壁上的平均分子数
z b
a
c
vt
ΔA 0
x
N A vt n 6
N nv , At 6
y
(以后可用较严密的方法得到 nv ) 4
35
单个分子遵循力学规律
y
A2 o
z
- mmvvvxx x
A1 y zx
x方向动量变化
pix 2mvix
热动平衡的统计规律 （ 平衡态 ）
1）分子按位置的分布是均匀的 n dN N dV V
2）分子沿各方向运动概率均等
分子运动速度
vi
vixi
viy
j
viz k
34
各方向运动概率均等
vx vy vz
x 方向速度平方的平均值
v2x
1 N
vi2x
i
各方向运动概率均等
v2x
v2y
v
2 z
1 v2 3
同治18年(仿哥窑五彩)
9
1.官窑:南宋
五大名窑:
2.定窑:宋,河北曲阳
3,汝窑:宋,河南宝丰 4,哥窑:南宋,浙江龙泉
5,均窑:宋,河南禹县
10
主要参考书目：
1. 秦允豪，《热学》（第二版），高等教育出版社，2006 2. 赵凯华等，《热学》，高等教育出版社，2005 3. 黄淑清等， 《热学教程》，高等教育出版社，2003 4. 李椿等，《热学》，高等教育出版社，2004 5. 王竹溪，热力学，北京大学出版社，2005 6. 张玉民等，《热学》，科学出版社，2006 7. 李洪芳，《热学》，复旦大学出版社，2001 8. 包科达，《热物理学基础》，高等教育出版社，2001 9. Serway & Faughn , College Physics (Sixth Edition),清华大学出版社，2005 10、Sears and Zemanskys, University Physics (第10版)（上册），
利用扫描隧道显
微镜技术把一个个原 子排列成 IBM 字母 的照片.
二、分子热运动
N A 6.02 1023个 / mol
1、分子或原子处于不停的热运动
•扩散 •布朗运动
27
2、涨落现象
这种偏离统计平均值的现象称为涨落现象
可以证明，在粒子数可自由出入的某空间范围内的 粒子数的相对涨落反比于系统中粒子数N的平方根。
非平衡态，不能用P、V、T图来表示。
17
§1.3 物态方程
一、物态方程
平衡态 Ti Ti ( pi ,Vi,m )或fi (Ti , pi ,Vi,m ) 0
把处于平衡态的某种物质的热力学参量（如压强、体积、温度） 之间所满足的函数关系称为该物质的物态方程或称状态方程。
二、热膨胀现象
•等温压缩系数
机械工业出版社，2003 11、王楚等，热学（基础物理教程 面向21世纪课程教材），2003 12、 梁绍荣等，普通物理学，第二卷，高等教育出版社，2006
成绩考核：平时作业10%、课堂讨论10%、期中占20%、 期末占60%
11
第一章 导论
§1.1 宏观描述方法与微观描述方法
一、热学的研究对象及其特点
《热学》电子教案
面向物理学本科学生 主讲：冯尚申
1
热学内容图析
热学发展规律简史 研究对象及方法
总论
量热与量温 热传递的一般规律 热力学平衡态的特征及充要条件 热力学第零定律、温度和温标 理想气体定律和状态方程
热力学基础 （宏观理论）
1、热力学第 一定律； 2、热力学第 二定律； 3、热机。
分子运动论 （微观理论）
封闭系统：与外界不交换物质但可交换能量的系统
开放系统：与外界既交换物质又交换能量的系统
热力学与力 学的区别
热力学参量：压强、体积、温度等 热力学的目的：基于热力学的基本定律 力学的目的：基于牛顿定律（力学参量） 15
二、平衡态与非平衡态
1、平衡态
孤立系统
在不受外界条件影响下，经过足够
长时间后系统必将达到一个宏观上看来
[(N )2 ]1/ 2 1
N
N
粒子数越少，涨落现象越明显。
应用： •小镜子的小角度振荡 •涨落电流的热噪声
28
三、分子间的吸引力与排斥力
1、吸引力和排斥力
f
很多物质的分子引力作
用半径约为分子直径的两倍
左右，超过这一距离，分子
间相互作用力已很少。
o
排斥力作用半径就是两分子
刚好“接触”时两质心间的距离。
热物理学是研究有关物质的热运动以及与热相联 系的各种规律的科学。
热现象：这些与温度有关的物理性质的变化。 热学研究对象：所有与热相联系的现象。 特点：热物理学研究的是由数量很大的微观粒子所 组成的系统。 大数粒子：我们把数量级达到宏观系统量级的粒子1。2
二、宏观描述方法与微观描述方法
1、宏观描述方法：热力学方法
32
三、理想气体压强公式
设 边长分别为 x、y 及 z 的长方体中有 N 个全
同的质量为 m 的气体分子，计算 A1 壁面所受压强 .
y
A2
o
z
- mmvvvxx x
v y A1 y
o
z x vz
vv x
33
单个分子对器壁碰撞特性 : 偶然性 、不连续性.
大量分子对器壁碰撞的总效果 ： 恒定的、持续 的力的作用 .
0.01
100.00
t 0C
T K
273.15
国际通用
华氏温标 F
tF -459.67 32.00
32.02
212.00
t 0F
9 5
T K
459.67
英美等 国使用