PDF《热物理学概论》

从这一意义 来说% 热物理的研究范围实际上已扩大到包括物体或由物体所组成系统的一切变 化% 在所有复杂的变动中指明事物发展的方向和人类活动的可能范围&

, ! , 绪!!论二热物理学的应用范围 主要内容及研究方法 热物理学的触角伸得很广% 可谓无所不至&

从最尖端的基础研究! 如冷冻原 子 '

最重大的应用研究! 如载人航天 到人们的日常生活! 如生火做饭'

取暖保温 几乎都有热物理问题&

其最重要的应用领域当属能源利用&

虽然目前自然界中可 被人们利用的能源有煤'

石油等矿物燃料的化学能以及风能'

水力能'

太阳能'

地热 能'

原子能等% 但其中除了风能和水力能等少数几种是以机械能的形式提供能量 外% 其他则主要以热能的形式或转换为热能! 如煤'

油燃烧及原子核反应 的形式供 人们利用% 可见能量的利用过程实质上是能量的传递和转换过程&

世界上经过热 能形式而被利用的能量平均超过+ % >

% 我国则占# >

以上% 因此% 热能的开发利用 对人类社会的发展有着重要意义&

而热能的有效利用% 包括直接的热利用! 如冶 金'

化工'

食品等工业和生活中所需的各种加热 和间接的动力利用! 将其转换成机 械能或电能以提供动力 以及节能都离不开热物理学的指导&

此外% 它在制冷与热 泵'

空气分离'

空气调节'

太阳能利用'

化学反应过程'

生物工程'

高能激光'

超导传 输'

航空航天等许多方面都有广泛应用&

为使各学科尤其是非热物理学科的人士对热能与其他形式能量间转化与输运 的基本规律及计算方法有一个初步然而清楚的了解% 以便对他们的研究工作有所 助益% 本书介绍热物理学的一些基本理论及其在热科学和能源工程以及其他各学 科中的若干重要应用&

主要内容涵盖研究平衡态的热力学与非平衡态的传热学&

具体有* ! - 能量转换的客观规律% 即热力学的基本定律- ! ! 物质的基本热力性质- ! , 热力过程与热力循环及热力学定律的各种应用- ! . 热能输运的模式'

计算定律及物质的热输运性质&

热物理学的研究方法可分为宏观和微观两种&

宏观研究方法是以一些基本的 唯象定律为基础% 针对具体问题采用抽象'

概括'

理想化和简化的方法% 抽出共性% 突出本质% 建立分析模型% 推导出一系列有用的公式% 得到若干重要结论&

由于这 些基本定律为大量的经验观察所证实% 是可靠和普适的% 故采用宏观研究方法所得 到的结果也是可靠的&

缺憾是其不能对热现象的本质及内在原因给予解释&

微观 研究方法是从物质是由大量分子或原子等粒子所组成的事实出发% 将宏观性质作 为在一定宏观条件下大量分子或原子的相应微观量的统计平均值% 利用牛顿力学 , , 热物理学概论 或量子力学以及统计方法% 将大量粒子在一定宏观条件下一切可能的微观运动状 态予以统计平均% 得到物质的宏观特性和有关热的基本定律&

因而其可阐明热现 象的本质% 解释其发生原因&

但其对微观粒子! 分子或原子 的结构及相互作用做 出的模型假设只能是近似的% 这就导致所求得的理论结果往往不够精确&