热力学统计第一章教案详解.pptVIP

第一章 热力学的基本规律 绪论 §1-1 热力学系统的平衡状态及其描述 §1-2 热力学第一定律 §1-3 热容量与焓 §1-4 绝热过程与气体的内能 §1-5 热力学第二定律 §1-6 热力学温标 §1-7 熵 §1-8 简单的应用 课程要求 期末小结 扬州大学物理科学与技术学院 * 第一章 热力学的基本规律 * * 第一章 热力学的基本规律 期中测验 平时作业 每章小节 a. 30% 70% 期末考试 常规答疑两周一次 一、基本概念 相互作用类别： 孤立系：与其它物体没有相互作用的系统 闭 系：与外界有能量交换，但没有粒子交换的系统。 开 系：既有能量交换，又有粒子交换的系统。 §1-1 热力学系统的平衡状态及其描述 热力学平衡状态： 一个孤立系统，经过足够长的时间后，系统的各种宏观状态性质在长时间内不发生任何变化。 说 明： 系统由初态达到平衡状态所经历的时间称为弛豫时间。 系统的宏观性质不随时间改变，大量微观粒子却仍处在不断的运动之中，因此热力学的平衡状态是一种动的平衡，常称为热动平衡。 系统宏观物理量的数值仍会发生或大或小的涨落，在适当的条件下可以观察到，这是统计平均的必然结果。 几何参量、力学参量、化学参量和电磁参量等四类变量来描述热力学系统的平衡状态 系统各部分的性质是完全一样的，我们称这系统为均匀系 如果整个系统不是均匀的，但可以分为若干个均匀的部分， 我们称它为复相系 例如水和水蒸气构成—个两相系，水为一个相，水蒸气为 另一个相。 国际单位制，长度的单位是m(米)，体积m3(立方米)。压力是作用在单位面积上的力。力的单位是N(牛顿) 1N＝1kg．Ms-2压力的单位是N·m-2，称为Pa(帕)。力还有一个单位，暂时与国际单位制并用，名为 atm(大气压) 1atm＝101325＝1.01325×105Pa 热力学量的单位 二、热平衡定律和温度 A B A B 绝热板 导热板 A、B 两体系互不影响 各自达到平衡态 A、B 两体系的平衡态有联系 达到共同的热平衡状态（热平衡）， A、B 两体系有共同的宏观性质， 称为系统的温度。 处于热平衡的多个系统具有相同的温度 设 A 和 C、B 和 C 分别热平衡， 则 A 和 B 一定热平衡。 （热力学第零定律） A B C 存在函数关系 平衡 平衡 平衡 与C无关 系统的温度 温度测量 A B A 和 B 热平衡， TA=TB ； B A， A 改变很小，TA 基本是原来体系 A 的温度 热胀冷缩特性，标准状态下，冰水混合，B 上留一刻痕， 水沸腾，又一刻痕，之间百等份，就是摄氏温标Co）。 酒精或水银 温度计 凡是以某一物质（测温物质）的某一特性(测温特性)随冷热程度的变化为依据而确定的温标称为经验温标。 水银温度计以水银柱的长度，定容气体温度计以气体的压强(体积固定不变)，定压气体温度计以气体的体积(压强固定不变)来确定温标。 T P 273.16 K 气相 液相 固相 临界点 609Pa 水的相图， 三相点只有一个 （水的三相点演示） 定容气体温度计 定压气体温度计 它们趋于一个共同的极限温标，这个极限温标就叫做理想气体温标。我们以T表示用理想气体温标，它的单位是K(开尔文)。它的单位是℃(摄氏度) 摄氏温标：以t表示用摄氏温标计量的温度它的定义为 三、物态方程 物态方程：给出温度和状态参量之间的函数关系的方程 各种物质的物态方程的具体函数关系不可能由热力学理论推导出来，而要由实验测定。 与物态方程相关的物理量 膨胀系数 压强系数 压强保持不变时，温度升高1K所引起的物体体积变化的百分比。 温度保持不变的时,增加单位压强所引起的物体体积变化的百分比. 压缩系数 体积保持不变时，温度升高1K所引起的压强变化的百分比。 (一)气体 1662，玻意耳(Boyle)发现，对于给定质量的气体在温度不变时，其压强p和体积V乘积是一个常数 PV=C 为玻意耳定律。称完全遵守玻意耳定律的气体为理想气体。下面根据玻意耳定律和理想气体温标，导出理想气体的物态方程。 状态变化 PV=C 为玻意耳定律 理想气体温标 2. 不变， 1．V1不变 在相同的温度和压强之下，相等体积所含各种气体的摩尔数相等。这称为阿伏伽德罗定律。 在气体的压强趋于零的极限条件下，阿氏定律是正确的。因此，在摩尔数相同时对于各种理想气体