中央研究院物理所高中物理科学培育计画热力学原理.ppt
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1、中央研究院物理所 高中物理科學培育計畫 熱力學原理,李大興 國立東華大學物理系 18 June 2005,National Dong Hwa University Department of Physics,內 容 大 綱,熱力學定義 熱力學四大定律 第零定律:定義溫度 第一定律:能量守恆定律 第二定律:熵總是增加(時間為什麼只有 一個方向?) 氣體分子運動論 第三定律:絕對溫度為零時,熵為零,參考資料,物理史物理學發展史上的里程碑, 主編馬文蔚,唐玄之,周永平 編者宋玉亭等人 物理內容1.普通物理Halliday, Resnick 等人 2.費因曼講義,熱力學定義,熱力學主要了解巨觀物質系統
2、熱平衡性質(例如氣體、壓力、體積、及溫度之間的關係),以及巨觀物質能量因 外界因素(功和熱)而改變的定律。,熱力學與其他物理學之關係,熱力學 19世紀中 熱=能量,牛頓力學 17世紀,氣體分子運動論,統計物理學,電磁理論 19世紀中 電磁互感,相對論 20世紀初 質量=能量,量子論 20世紀初 粒子波的雙重性,熱力學與牛頓力學的關係,熱力學 19世紀中到 19世紀70年代末 多體物理的 集體運動定律 熱力學四大定律,牛頓力學 17世紀 單質點或少數質點 運動定律 牛頓力學三大定律,氣體分子運動論,統計物理學,熱力學與牛頓力學的物理,時間反轉對稱,可逆過程,自由膨脹,不可逆過程,熱力學系統,牛頓
3、力學系統,熱力學第零定律,A,B,當不同冷熱的A與B物質,相互接觸時,能允許熱的傳遞,經過一段時間之後,A與B可具有相同的冷熱程度,由此可定義: 與物質本身性質無關的物理量:溫度,來量化物質本身的冷熱程度,溫度計及溫度的尺度,等容氣體溫度計,熱平衡,熱平衡是一大尺度的現象。 時間及空間尺度,從氣體分子來看都是巨觀尺度。也就是說,系統尺度遠大於分子平均自由距離-分子在兩次碰撞間的自由飛行距離,及觀測時間遠大於分子平均自由時間 在大尺度觀測時,系統的熱平衡可測量到穩定的溫度,此乃平均效應的結果,熱力學第一定律,焦耳的熱功當量測定 焦耳關於熱功量的測定,是建立能量守恆定律的實驗基礎。,焦耳James
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