第12章热学.ppt
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1、第12章 熱學,12-2 熱的本質與熱功當量,12-3 熱容量與比熱,12-4 熱膨脹,12-5 物質的三態變化與潛熱,12-1 溫度與熱平衡,12-1 溫度與熱平衡 (1/5),熱平衡,和外界隔離的兩個物體互相接觸(熱接觸),經過一段 時間後,兩物體的宏觀物理量(壓力、體積.)將不再 變化,這時我們說這兩物體達到熱平衡狀態。,熱力學第零定律,若A和B兩物體分別與C物體處於 熱平衡狀態,則A物體與B物體之間 也會處於熱平衡狀態,稱之為 熱力學第零定律。,X-0,Y oF,X oC,100-0,Y-32,212-32, = ,32 oF,212 oF,0 oC,100 oC,攝氏溫標,華氏溫標,
2、水沸騰,水結冰,根據線段比例可知,12-1 溫度與熱平衡 (2/5),攝氏、華氏溫標換算,例題12-1,例題12-2,12-1 溫度與熱平衡 (3/5),定容氣體溫度計,定量的低密度氣體,若體積不變,則壓力與攝氏溫度 成線性關係。,-273.15,註:-273.15oC是理論中的最低溫度,克耳文 建議將此溫度定為0 K,此為絕對溫標。,12-1 溫度與熱平衡 (4/5),絕對溫標與攝氏溫標換算,絕對溫度T (K)=攝氏溫度t (oC)+273.15,12-1 溫度與熱平衡 (5/5),定容的查理給呂薩克定律,密閉容器中的低密度氣體,若氣體體積維持不變, 其壓力與克氏溫度成正比。,說明:若定容氣
3、體溫度計置於 水的三相點時,顯示的壓力 為p3,而置於待測溫度的 系統中時,顯示的壓力為 p,則待測溫度,例題12-3,12-2 熱的本質與熱功當量 (1/4),布爾哈夫疑難:,(1)等質量的冷熱水混合後,其末溫是冷熱水溫度的平均 值,但對於不同物質混合後的末溫卻非平均值。,(2)等體積的冷熱水混合後,其末溫是冷熱水溫度的平均 值,但對於不同物質混合後的末溫卻非平均值。,說明:布萊克認為,不同物質作相同溫度變化時, 會吸收或釋放不同量的熱,並以此解釋 布爾哈夫疑難。,12-2 熱的本質與熱功當量 (2/4),熱質說 v.s. 熱動說,熱是無色、無味、又沒有質量的流質,稱為熱質。 熱質不能產生,
4、也不能消失,總量維持守恆。有一處 熱質增加時,溫度會升高,而另一處的熱質便會減少, 使溫度降低。,(1)熱質說:,(2)熱動說:,熱是組成物質的微小粒子的運動表現,它可由物體 的力學運動轉化而來。,12-2 熱的本質與熱功當量 (3/4),焦耳的熱功當量實驗,(2)熱功當量代表熱量單位(cal)和 能量(J)單位之間關係:1卡 = 4.1868焦耳。,(1)本實驗顯示熱可以由位能或動能轉換 而得,因此熱是能量的一種形式。,12-2 熱的本質與熱功當量 (4/4),熱力學第一定律,DU = DW + DQ,熱,功,內能,註:系統內能包括分子的動能和位能。,12-3 熱容量與比熱 (1/2),熱容
5、量,(1)定義:,物體每升高或降低1oC時,所吸收或放出的熱量。,cal/oC,12-3 熱容量與比熱 (2/2),比熱,(1)定義:,單位質量的熱容量。,cal/g oC, DQ = msDt,C = ms,例題12-4,例題12-5,12-4 熱膨脹 (1/5),線膨脹,問題:為什麼大多數物體具有熱脹冷縮的現象?,DL=aLoDt, L=Lo +DL=Lo (1+aDt),說明:a 稱為線膨脹係數 ,單位為 oC1 。,12-4 熱膨脹 (2/5),常見物質在室溫 25oC 時的線膨脹係數,例題12-6,例題12-7,12-4 熱膨脹 (3/5),面膨脹,A=ab=aobo(1+aDt)2
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