大学物理:热学

公式是真尼玛多!!!!!!!!

  • 温度(temperature):符号:T、t;SI单位:开尔文(Kelvin,K);常用单位:摄氏度(Celsius,℃),华氏度(Fahrenheit,℉)

    用来表示物体冷热程度的物理量,微观上来讲是物体分子热运动的剧烈程度。表明了分子平均速率的大小。

  • 热平衡(Thermal equilibrium):

    同外界接触的物体,其内部温度各处均匀且等于外界温度的状况。在热平衡时,物体各部分以及物体同外界之间都没有热量交换。

  • 热力学第零定律(热平衡定律)(The Zeroth Law of Thermodynamics):

    如果两个热力学系统中的每一个都与第三个热力学系统处于热平衡(温度相同),则它们彼此也必定处于热平衡。

  • 测量温度:

    水的三相点(triple point of water):此状态下水的固液气态共存:\(T_3=273.16K , P_3=611.73Pa\)

  • 定容气体温度计(constant-volume gas thermometer):

    原理:查理定律:\(T=Cp\)

    \(T=(273.16K)(\lim\limits_{gas \to 0}\frac{p}{p_1})\)

  • 温标(temperature scale):

    摄氏度:0℃:水的凝固点;100℃:水的沸点。\(T_C=T-273.15℃\)

    华氏度:\(T_F=\frac{9}{5}T_C+32℉\)

  • 热膨胀(thermal expansion):

    当物体温度改变时,物体在形状、面积、体积方面有改变的趋势。

    线性膨胀:\(\Delta L=L\alpha \Delta T\) ; 体膨胀:\(\Delta V=V\beta \Delta T\)

    其中,\(\beta =3\alpha\)

  • 水体积的收缩:在3.984℃时,水的密度达到最大。

  • 热(Heat):符号:Q;SI单位:焦耳(joule,J);常用单位:卡路里(calorie)

  • 热的传递方式:

    1. 传导(conduction):两个有接触的物体之间;

    2. 对流(convection):因流体运动,发生在物体与环境之间;

    3. 辐射(radiation):分子发出的电磁能量。

  • 热传导:

    \[ P_{cond}=\frac{Q}{t}=kA\frac{T_H-T_C}{L}=\frac{\Delta T}{R} \]

    其中,t:时间,k:热导率,R:\(R=\frac{L}{kA}\))。

  • 稳态导热过程(steady-state thermal conduction process):

    材料中的任何一点的温度和通过材料的能量传递效率都不随时间变化。

  • 多物体热传导:

  1. 串联:

    \[ P_{cond}=P_1=P_2=\dots =P_n \]

    或者,

    \[ P_{cond}=k_iA\frac{T_{i-1}-T_i}{L_i} (i=1,2,\dots ,n) \]

    于是,

    \[ T_0-T_n=T_0-T_1+T_1-T_2+\dots =P_{cond}\sum\limits_{i=1}^n\frac{L_i}{Ak_i} \]

    或者,

    \[ R_{tot}=\sum\limits_{i=1}R_i \]

  2. 并联:

    \[ P_{cond}=P_1+P_2+\dots +P_n \]

    故,

    \[ P_{cond}=\sum\limits_{i=1}k_iA_i\frac{T_H-T_C}{L}=(T_H-T_C)\sum\limits_{i=1}\frac{k_iA_i}{L} \]

    或者,

    \[ P_{cond}=\frac{T_H-T_C}{R_{tot}},\frac{1}{R_{tot}} =\sum\limits_{i=1}\frac{1}{R_i} \]

后面有空再写