PDF《第3章 热与热传递》

3.

1 热3.2 物质的热性质与分子热运动 3.3 表面现象与分子力 3.4 热传递 第3章 热与热传递 第 次课 3.1 热3.1.1 热相互作用 系统温度升高 系统和外界间发 生了相互作用, 这种相互作用是 不需要证明的, 是我们进一步科 学研究的基础. "功"相互作用 3.1.2 热的本质 1757年前后,热学研究的伟大先驱英国的物理学家布 莱克,主张将这两个概念分开,分别叫"热的量" (现在称的热量)和"热的强度"(温度) 把1克水从14.5℃升高到15.5℃所需的热量 规定为1卡 中国古代:金、木、水、火、土的五行学说 古代西方:火、土、水、气是构成万物的四元素 热是一种看不见、没有重量的流质,叫做热质.热质可以 渗透在一切物体之中,物体的冷热取决于它所含热质的多 少.热质可以从比较热的物体流到比较冷的物体,就像水 从高处流向低处一样.另外,在一个孤立系统中,热质的 总和保持不变. 热质说: 热质说的出现与经验和当时的历史背景有关. 物体温度的变化是吸收或放出热质引起的;

热传导是热质的流动;

对流是载有热质的物体的流动;

辐射是热质的传播;

热膨胀是热质流入的结果;

摩擦(或碰撞)生热是由于"潜热"被挤 压出来以及物质比热变小的结果 在热质说观点指导下,瓦特改进了蒸汽机,傅里叶建立 了热传导理论,卡诺从热质传递的物理图象及热质守恒 规律得到了卡诺定理,等等 热质说在解释摩擦生热时遇到困难 伦福德的钻头加工炮筒生热的观察. 戴维做了冰的摩擦实验 彻底否定热质说的决定性实验是焦耳的热功当量实 验: 传热和做功一样,是物体间能量传输 的一种方式 3.1.3 热量 热是构成物质的大量微观粒子无规则运动的一种 宏观表现. 与热相联系的重要物理量:热传递、热量、热能、温度 热传热的实质就是高温物体传递给低温物体的热运动能量. 热容量 温度表示热的强度;

热量表示热传递的能量大小;

3.2.1 物质热容量 3.2 物质的热性质与分子热运动 1.固体中的热容量 固体的热容量是由粒子热振动特征决定的. 在晶体中,平衡态下作热振动的粒子可看成在三个相互 垂直方向上的振动 摩尔晶体的振动能量 摩尔热容量 杜隆-珀替定律 2.液体的热容 物质处在液态与处于固态的热容差别不大 正是物质微结构的反映 溶解前后的定压热容量 液体的微观结构与气体不同,所以它们的热容量也就相 差很大. 液体的热容量与温度有关 水的定压摩尔热容量随温度的变化 【水的摩尔热容量较大(75J.mol-1K-1, 4J.mol-1K-1),对于温 度的变化有显著影响,其作用是无法忽视的.】 3.3.2 粘滞现象 输运现象是指在非平衡系统中,各处 宏观性质不均匀所导致的物质、能量 (热量)、动量或电荷的宏观流动. 输运现象 3.3.2 粘滞现象 1.粘滞现象的宏观规律 截面处的速度梯度 粘滞系数 动量是沿着流速减小的方向输运 测量粘滞系数的简单方法 2. 气体粘滞微观机制 粘滞现象是一种输运现象,它是分子在 热运动中输运定向动量的过程 dA 用分子运动论的观点来推导气体粘滞系数 在一定温度下粘滞数与压强或密度无关 由于 3.液体粘性的微观解释 液体的粘滞系数较气体大得多,且随温度的 升高而降低,表现出与气体完全相反的规律. 液体中分子间的相互作用比气体间的作用强得多.因而当液 体中不同流速层间有相对运动时,相邻层间存在因分子引力 而产生的直接作用,这是液体粘滞性的根源. Re