第一章引言、热力学第一定律 1.1 Introduction 1.2温度：热力学第零定律 1.3过程 1.4热力学第一定律 1.5功的表达式 1.6热容 1.7理想气体的Carnot过程
第一章 引言、热力学第一定律 1.1 Introduction 1.2 温度：热力学第零定律 1.3 过程 1.4 热力学第一定律 1.5 功的表达式 1.6 热容 1.7 理想气体的 Carnot 过程
1.1 Introduction 科研第一步：把宇宙分为系统和环境 a系统(system) 研究对象，通常指占据某个特定空间内的东西 Q环境/外界(environment/surrounding) 宇宙中对象之外的其它部分 界面/约束(constrain/wall/surface/interface) 把对象和环境区分开来，可以是实体的、也可以是虚拟的 Surrounding 有人把宇宙可以分为系统和 环境这个假设戏称为热力学 第负无穷大定律。 System 霉传统的热力学里系统和环境 只能在界面相互作用→只考 虑短程相互作用。 Interface
1.1 Introduction 科研第一步：把宇宙分为系统和环境 系统（system） 研究对象，通常指占据某个特定空间内的东西 环境/外界（environment/surrounding） 宇宙中对象之外的其它部分 界面/约束（constrain/wall/surface/interface） 把对象和环境区分开来，可以是实体的、也可以是虚拟的 ✬ ✫ ✩ ✪ ☞有人把宇宙可以分为系统和 环境这个假设戏称为热力学 第负无穷大定律。 ☞传统的热力学里系统和环境 只能在界面相互作用 ⇒ 只考 虑短程相互作用
系统的分类 按照边界/界面的不同把系统分类：典型的三类系统 。孤立系统 固定的边界，不可变形，不可传递能量和物质 系统和环境所有性质都不接触 内外所有的平衡均可不同 Q封闭系统 边界可以变形，可以传递能量，但不能传递物质 可以有力（包括电磁力）、热接触，但是无化学接触 内外可以达到力学、热学平衡，但是可以化学不平衡 Q开放系统 边界可以变形，可以传递能量和物质 具有所有可能的力、热和化学接触 内外达到所有平衡：力学、热学和化学平衡 霉存在介乎中间的系统 介乎孤立/封闭系统：边界可以是刚性透热，或者弹性绝热的 介乎封闭/开放系统：半透膜，只有部分物质可以实现化学接触
系统的分类 按照边界/界面的不同把系统分类：典型的三类系统 孤立系统 固定的边界，不可变形，不可传递能量和物质 系统和环境所有性质都不接触 内外所有的平衡均可不同 封闭系统 边界可以变形，可以传递能量，但不能传递物质 可以有力（包括电磁力）、热接触，但是无化学接触 内外可以达到力学、热学平衡，但是可以化学不平衡 开放系统 边界可以变形，可以传递能量和物质 具有所有可能的力、热和化学接触 内外达到所有平衡：力学、热学和化学平衡 ☞ 存在介乎中间的系统 介乎孤立/封闭系统：边界可以是刚性透热，或者弹性绝热的 介乎封闭/开放系统：半透膜，只有部分物质可以实现化学接触
系统→模型 对象具有非常多的性质，但是在研究的时候不可能，也没有必要 研究所有的性质⑧对研究对象进行抽象和理想化，建立模型，只 留下理想的性质 色彩、纹路 气味、味道 系统 力学性质 模型 性质 电磁性质 性质 尺寸 化学性质
系统 ⇒ 模型 对象具有非常多的性质，但是在研究的时候不可能，也没有必要 研究所有的性质 ☞ 对研究对象进行抽象和理想化，建立模型，只 留下理想的性质 系统 ======⇒ 性质 色彩、纹路 气味、味道 力学性质 电磁性质 尺寸 化学性质 模型 ⇐====== 性质
描述系统/模型：参量 选定参量来描述模型的性质与关系 原始参量(primitive parameters):直观，与感官系统直接 相联系的性质 例如：位置r:时间t:速度v:质量m:力F:电量Q 关系：r=r0+v1,F=Q1Q2r/(0r3), Q高级参量(secondary parameters):抽象，对原始参量的数 学组合 例如：加速度a=光；动量p=mv:动能K=mv2/2:势 能U=mgh 关系：牛顿定律F=ma,能量守恒K+U三C 哈密顿量H=H(r,p),正则方程产=VpH,p=-VrH 露高级参量一抽象化一简化列方程一更广泛的规律
描述系统／模型：参量 选定参量来描述模型的性质与关系 原始参量（primitive parameters）: 直观，与感官系统直接 相联系的性质 例如：位置 𝒓；时间 t；速度 𝒗；质量 𝑚；力 𝑭；电量 𝑄 关系：𝒓 = 𝒓0 + 𝒗𝑡，𝑭 = 𝑄1𝑄2 𝒓/(𝜀0𝑟 3 )，· · · 高级参量（secondary parameters）：抽象，对原始参量的数 学组合 例如：加速度 𝒂 = 𝑑𝒗 𝑑𝑡 ；动量 𝒑 = 𝑚𝒗；动能 𝐾 = 𝑚𝑣2 /2；势 能 𝑈 = 𝑚𝑔ℎ 关系：牛顿定律 𝑭 = 𝑚𝒂，能量守恒 𝐾 + 𝑈 ≡ 𝐶 · · · 哈密顿量 𝐻 = 𝐻(𝒓, 𝒑)，正则方程 𝒓¤ = ∇ 𝒑𝐻, 𝒑¤ = −∇𝒓𝐻 ☞ 高级参量 ⇒ 抽象化 ⇒ 简化列方程 ⇒ 更广泛的规律