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《温度与内能》课件ppt•温度的概念contents•内能的概念•温度与内能的关系目录•温度与热力学第一定律•温度与热力学第二定律•温度与热力学第三定律01温度的概念温度的定义01温度是表示物体冷热程度的物理量,是大量分子无规则运动的宏观表现02温度的实质是物体内能的一种表现形式,温度越高,物体内部分子的无规则运动越剧烈,分子动能越大,宏观表现为物体越热温度的单位温度的国际单位是开尔文(K),其他常用的单位有摄氏度(℃)和华氏度(F)摄氏度是目前国际上使用最广泛的温标,符号为℃,将水的冰点定义为0℃,沸点定义为100℃华氏度是17世纪由德国人华伦海特制定的温标,符号为F,将水的冰点定义为32℉,沸点定义为212℉温度的测量方法温度的测量通常使用温度计,温度计的工作原理是利用物质在使用温度计时,需要注意温常见的温度计有水银温度计、热胀冷缩的原理,通过测量物度计的量程和精度,以及正确酒精温度计和数字温度计等体内部或周围物体的温度来反的读数方法映物体的温度02内能的概念内能的定义内能是指物体内部所内能是热力学中的一有分子热运动的动能个基本概念,也是物和分子势能的总和体能量的一种表现形式内能是物体内部的一种能量形式,与物体的状态和温度有关内能的单位内能的测量需要通过热量、功和其他内能的单位是焦耳(J),国际单位制能量形式的转换来实现,因此测量内中的基本单位能的设备通常也用来测量其他能量形式常用单位还有千焦(kJ)和兆焦(MJ),换算关系为1kJ=1000J,1MJ=1000kJ内能的变化01020304内能的变化可以通过热传递、当物体吸收热量时,内能增加;做功也可以改变物体的内能,内能的变化与热量和功的转换做功和其他能量形式的转换来当物体放出热量时,内能减少对物体做功内能增加,物体对关系可以表述为热力学第一定实现外做功内能减少律ΔU=Q+W03温度与内能的关系温度与分子热运动的关系010203分子热运动热量传递温度测量温度是分子热运动的宏观温度的差异是热量传递的温度的测量通常使用温度表现,随着温度的升高,驱动力,高温物体向低温计,常见的温度计有水银分子热运动变得更加剧烈物体传递热量,导致内能温度计、酒精温度计等减少内能与温度的关系内能定义内能变化内能与温度的关联内能是物体内部所有分子当物体吸收或放出热量时,内能是温度的函数,一定动能和势能的总和,温度内能会发生改变,改变的质量的物体,其内能随温越高,分子平均动能越大,方式包括分子动能和势能度的升高而增大内能也越大的改变内能与物质状态的关系内能与物态变化物质的内能与其所处的物态有关,物质状态与内能同一物质在不同物态下具有不同的内能物质的三态(固态、液态、气态)变化过程中,内能也会发生变化例如,气化过程中,物质吸收热量并增加内能内能与相变物质在发生相变(如熔化、凝固、蒸发、凝结等)时,内能也会发生相应的变化04温度与热力学第一定律热力学第一定律的定义热力学第一定律是能量守恒定律在热现象中的具体表现,它指出在一个封闭系统中,能量不能凭空产生或消失,只能从一种形式转化为另一种形式具体来说,热力学第一定律可以表示为ΔU=Q+W,其中ΔU表示系统内能的增量,Q表示系统吸收的热量,W表示系统对外做的功温度与热量转移的关系温度是热量转移的直接表现,当两个物体之间存在温差时,热量会从温度高的物体传递到温度低的物体,直到两物体达到热平衡状态热量转移的速度与物体之间的温度差成正比,温度差越大,热量转移的速度越快温度与能量守恒的关系温度是物体分子热运动的宏观表现,物体温度升高时,其分子热运动的平均动能增大,内能增加;反之,温度降低时,内能减少能量守恒定律指出,一个孤立系统的总能量保持不变,即ΔU=0因此,当一个物体的内能发生变化时,必然伴随着其他形式的能量变化例如,当一个物体对外做功时,其内能会减少,同时会产生相应的热量转移05温度与热力学第二定律热力学第二定律的定义热力学第二定律指出,不可能从单一热源吸收热量并把它全部用来做功,而不引起其他变化这意味着热量不能自发地从低温物体传到高温物体热力学第二定律是自然界的普遍规律之一,它限制了热力学的可能性,表明了能量的转化和传递是有方向性的温度与热机效率的关系温度是热力学中重要的物理量,它与热机的效率密切相关在理想情况下,热机的效率随着温度差的增大而增大这是因为温度差是热能转化为机械能的关键因素之一在实际应用中,为了提高热机的效率,需要尽可能地增大温度差,同时减小热量传递过程中的损失这可以通过改进热机的设计、使用高效的传热材料等方式实现温度与熵增加的关系熵是热力学中用于描述系统无序程度的物理量根据热力学第二定律,在一个封闭系统中,总熵(即系统熵与环境熵的和)总是增加的这意味着在一个自然发生的反应中,总是向着熵增加的方向进行温度对熵增加有重要影响在等温过程中,系统的熵随温度的升高而增加;在等熵过程中,系统的温度随压力的升高而升高因此,在理解温度和熵的关系时,需要考虑它们之间的相互作用和影响06温度与热力学第三定律热力学第三定律的定义热力学第三定律是指在任何封闭系统中,绝对熵值不会自发减少它表明了系统自发演化的方向,即系统总是向着熵增加的方向发展绝对零度的概念绝对零度是热力学的最低温度,理论在绝对零度下,物质的分子热运动几上为-
273.15°C乎停止,内能达到最小值VS温度的极限值绝对零度是温度的下限,而温度根据热力学第三定律,任何物体理论上,物质的最高温度为普朗的上限是有限的都不可能达到无穷高的温度克温度,约为
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