南京大學(xué)大學(xué)物理下課件-第13章熱力學(xué)

匯報(bào)人:鄭老師2023-12-31南京大學(xué)《大學(xué)物理（下》課件-第13章熱力學(xué)目錄CONTENCT熱力學(xué)的歷史背景熱力學(xué)的基本概念熱力學(xué)的基本定律和原理熱力學(xué)的應(yīng)用實(shí)例熱力學(xué)的未來發(fā)展01熱力學(xué)的歷史背景古代對熱現(xiàn)象的觀察和描述熱力學(xué)前驅(qū)的研究熱力學(xué)的起源人類在古代就開始觀察和描述熱現(xiàn)象，如火的使用、熱脹冷縮等。文藝復(fù)興時(shí)期，科學(xué)家開始對熱現(xiàn)象進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究，如伽利略和開爾文等人的研究。19世紀(jì)中葉，科學(xué)家開始系統(tǒng)地研究熱現(xiàn)象，形成了經(jīng)典熱力學(xué)理論，如卡諾、焦耳等人的貢獻(xiàn)。經(jīng)典熱力學(xué)的建立20世紀(jì)初，隨著微觀粒子運(yùn)動(dòng)的研究，統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)開始形成，如玻爾茲曼和吉布斯等人的貢獻(xiàn)。統(tǒng)計(jì)熱力學(xué)的出現(xiàn)熱力學(xué)的發(fā)展歷程工程領(lǐng)域能源領(lǐng)域物理科學(xué)領(lǐng)域熱力學(xué)在工程領(lǐng)域中有著廣泛的應(yīng)用，如內(nèi)燃機(jī)、蒸汽機(jī)、制冷機(jī)等的設(shè)計(jì)和優(yōu)化。熱力學(xué)在能源領(lǐng)域中也有著重要的應(yīng)用，如能源轉(zhuǎn)換、節(jié)能減排、可再生能源利用等。熱力學(xué)在物理科學(xué)領(lǐng)域中也有著廣泛的應(yīng)用，如材料科學(xué)、化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)等。熱力學(xué)的應(yīng)用領(lǐng)域02熱力學(xué)的基本概念表示物體熱度的物理量，是分子熱運(yùn)動(dòng)的宏觀表現(xiàn)。常用的溫度單位有攝氏度、華氏度和開爾文。在熱傳遞過程中，傳遞內(nèi)能的量度。熱量總是從高溫物體傳遞到低溫物體，或者從物體的高溫部分傳遞到低溫部分。溫度與熱量熱量溫度熵表示系統(tǒng)混亂度的物理量，用于描述系統(tǒng)微觀狀態(tài)數(shù)目的多少。熵增加意味著系統(tǒng)從有序向無序轉(zhuǎn)化，是自然發(fā)生的趨勢。焓表示系統(tǒng)能量的物理量，包括內(nèi)能和壓力勢能。焓的變化可以用來計(jì)算系統(tǒng)能量的變化。熵與焓熱力學(xué)第一定律和第二定律熱力學(xué)第一定律能量守恒定律在熱力學(xué)中的表現(xiàn)形式，即系統(tǒng)能量的變化等于傳入系統(tǒng)的熱量與系統(tǒng)對外界所做的功之和。熱力學(xué)第二定律熱力過程自發(fā)進(jìn)行的方向總是向著熵增加的方向，即自發(fā)的熱力過程總是向著無序程度增加的方向進(jìn)行。03熱力學(xué)的基本定律和原理總結(jié)詞能量守恒定律詳細(xì)描述熱力學(xué)第一定律指出系統(tǒng)與外界之間存在能量交換，系統(tǒng)通過做功、熱傳遞等方式與外界進(jìn)行能量交換。詳細(xì)描述熱力學(xué)第一定律是能量守恒定律在熱力學(xué)中的表述，它指出在一個(gè)封閉系統(tǒng)中，能量不能被創(chuàng)造或消滅，只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式。總結(jié)詞內(nèi)能的變化總結(jié)詞系統(tǒng)與外界的能量交換詳細(xì)描述熱力學(xué)第一定律還指出，在一個(gè)封閉系統(tǒng)中，內(nèi)能的變化等于系統(tǒng)與外界交換的熱量與外界對系統(tǒng)所做的功之和。熱力學(xué)第一定律詳細(xì)描述熱力學(xué)第二定律指出，在一個(gè)封閉系統(tǒng)中，自發(fā)過程總是向著熵增加的方向進(jìn)行，即熵總是增加的。詳細(xì)描述熱力學(xué)第二定律還指出，任何熱機(jī)的效率都不能超過卡諾循環(huán)的效率，這是由于在自發(fā)過程中熵總是增加的。詳細(xì)描述根據(jù)熱力學(xué)第二定律，第二類永動(dòng)機(jī)是不可能實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)樗鼈冞`反了熵增加原理?？偨Y(jié)詞熵增加原理總結(jié)詞熱機(jī)效率的限制總結(jié)詞第二類永動(dòng)機(jī)的不可能性010203040506熱力學(xué)第二定律01020304總結(jié)詞：熱寂說熱力學(xué)的其他原理和定律總結(jié)詞：熱寂說總結(jié)詞：熱寂說總結(jié)詞：熱寂說04熱力學(xué)的應(yīng)用實(shí)例010203熱機(jī)是將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能的裝置，其工作原理基于熱力學(xué)的基本定律。熱機(jī)通過加熱、膨脹、壓縮和冷卻等過程，將熱能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，驅(qū)動(dòng)機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)。常見的熱機(jī)包括內(nèi)燃機(jī)、蒸汽機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)等，它們廣泛應(yīng)用于汽車、船舶、飛機(jī)和發(fā)電等領(lǐng)域。熱機(jī)的工作原理制冷機(jī)是一種用于降低溫度的裝置，其工作原理基于熱力學(xué)的原理。制冷機(jī)通過吸收熱量并將其轉(zhuǎn)移至低溫環(huán)境，從而實(shí)現(xiàn)制冷效果。常見的制冷機(jī)包括冰箱、空調(diào)和工業(yè)制冷系統(tǒng)等，它們廣泛應(yīng)用于家庭、商業(yè)和工業(yè)領(lǐng)域。制冷機(jī)的工作原理80%80%100%熱力學(xué)的其他應(yīng)用實(shí)例熱力學(xué)原理可用于研究化學(xué)反應(yīng)的方向和限度，以及反應(yīng)速率的影響因素。熱力學(xué)在能源利用領(lǐng)域中具有廣泛應(yīng)用，如火力發(fā)電、核能發(fā)電和太陽能利用等。熱力學(xué)在環(huán)境工程領(lǐng)域中可用于研究污染物排放和處理，以及節(jié)能減排技術(shù)。熱化學(xué)反應(yīng)能源利用環(huán)境工程05熱力學(xué)的未來發(fā)展熱力學(xué)與化學(xué)熱力學(xué)與生物學(xué)熱力學(xué)與材料科學(xué)熱力學(xué)與其他學(xué)科的交叉研究研究生物體內(nèi)的能量轉(zhuǎn)化和物質(zhì)代謝，為生物醫(yī)學(xué)工程和生物技術(shù)提供理論基礎(chǔ)。研究材料在制備、加工和使用過程中的熱力學(xué)性質(zhì)和變化規(guī)律，為新型材料的開發(fā)和應(yīng)用提供理論指導(dǎo)。研究化學(xué)反應(yīng)過程中的能量轉(zhuǎn)化和物質(zhì)變化，為新能源和環(huán)保技術(shù)提供理論支持。03數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的熱力學(xué)利用大數(shù)據(jù)和人工智能技術(shù)，對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘和分析，為熱力學(xué)的實(shí)驗(yàn)研究和應(yīng)用提供新的方法和工具。01非平衡態(tài)熱力學(xué)研究非平衡態(tài)系統(tǒng)的熱力學(xué)性質(zhì)和演化規(guī)律，為復(fù)雜系統(tǒng)的研究提供理論框架。02量子熱力學(xué)將量子力學(xué)與熱力學(xué)相結(jié)合，研究微觀系統(tǒng)的熱力學(xué)性質(zhì)和演化規(guī)律，為新能源和信息技術(shù)的開發(fā)提供理論支持。熱力學(xué)的新理論和新方法環(huán)保技術(shù)的熱力學(xué)應(yīng)用熱力學(xué)在環(huán)保技術(shù)領(lǐng)域的應(yīng)用將更加重要，為解決全球環(huán)境問題提供理論支持。復(fù)雜系統(tǒng)的熱力學(xué)研究隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，對復(fù)雜系