热力学统计物理——第1章热力学的基本规律.pptVIP

第1章 热力学的基本规律 1.1 热力学系统的平衡状态及描述 一、热力学系统 二、热力学平衡态 三、状态参量 ⒈2 热平衡定律和温度 一、热平衡定律 二、温度和温标 1.3 物态方程 一、物态方程的概念 二、气体物质的物态方程 三、简单固体和液体物态方程 四、其它物质体系的物态方程 1.4 热力学第一定律和内能 一、准静态过程及其性质 二、准静态过程中系统作功 三、内能的概念 四、热量和热力学第一定律 五、热容量 六、焓 七、理想气体的内能 八、理想气体的气体过程方程和热容量 九、理想气体对外作功W、内能的变化△U和吸热Q 十、理想气体卡诺循环 1.5 热力学第二定律的文字叙述 一、热力学第二定律的文字叙述 三、卡诺定理及其推论 四、卡诺定理的重要性 五、热力学温标与理想气体温标关系 1.6 熵和热力学第二定律的数学表示 一、克劳修斯等式与不等式 二、态函数熵 三、温熵图（T—S图） 四、热力学第二定律的数学表示 五、热力学基本方程 1.7 熵增加原理及其简单应用 一、熵增加原理 二、熵增加原理的应用 1、两者的区别 2、两者的联系 返回 理想气体温标： 热力学温标： 1、两者的区别 返回 如： 是以理想气体性质来定义，适用于气体存在的温度范围 是以热机与热源交换热量之比Q2/Q1来定义，与工作物质无关，适用于所有温度范围。 在理想气体温标适用的范围内，两种温标一致。 2、两者的联系 返回 一、克劳修斯等式与不等式 二、态函数熵 三、温熵图 四、热力学第二定律的数学表示 五、热力学基本方程 返回 1、两个热源情况 2、多个热源情况 3、热源无限多且温度连续变化情况 返回 由卡诺定理，有 将Q2定义为从T2的热源吸收的热量，把放热理解为吸收负热量，则有 其中可逆过程取等号，不可逆取小于号。⑴称为克劳修斯等式与不等式 1、两个热源情况 返回 （1） 2、多个热源情况 返回 可逆过程取等号，热源温度等于系统的温度。 3、热源无限多且温度连续变化情况 返回 1、熵的定义 2、理想气体的熵 返回 ① 宏观定义 ② 微观定义 1、熵的定义 返回 将可逆过程的克劳修斯等式应用于任意可逆循环过程，可得到 或 可见：可逆过程中，热温比δQ/T积分与路径无关，由此定义态函数熵： p V R1 R2 A B （3） ① 宏观定义 返回 积分定义 微分定义 （4） 熵是系统内微观粒子无规则运动的混乱程度（即无序度）的定量表示。 ② 微观定义 返回 由dS=δQ/T和热力学第一定律δQ=dU+pdV，得到 再将dU=CVdT ， p=nRT/V 代入，积分得 若采用T、p为参量 （5） 2、理想气体的熵 返回 （6） 若采用T、V为参量 以T为纵坐标，S为横坐标建立的状态图叫T—S图 0 D C A B T S 阴影面积=A→B过程吸热 S 0 T 阴影面积=循环过程吸收净热量 ① ④ ③ ② 0 S T ① 等温：T=常量 ② 绝热：S=常量 ③ 等容：T=常量×eS/CV ④ 等压： T=常量×eS/Cp 返回 将应用于如图所示不可逆循环过程和利用熵的定义，可得到： （7） 等号为可逆，不等号为不可逆，T为热源温度 微分形式为 （7）、（8）为第二定律的数学表示 p A B V 0 返回 （8） 对可逆过程 又由热力学第一定律 对复杂系统 得到： 得到： 返回 ①液体表面膜作功 ⑶ ②电介质被电场极化时，系统极化功 ⑷ ③磁介质放入磁场中被磁化作功为 准静态过程中系统对外作功可写为 x是系统外参量，称广义坐标；X是广义力。对多个外参量则： ⑸ ⑺ ⑹ 3、其他系统对外作功 返回 σ为表面张力系数 焦耳实验表明：系统经绝热过程从初态到末态的过程中，外界对系统作功仅取决于初态和末态，而与过程无关，因而可定义一个态的函数U。 UB－UA=WS （1） 这个态函数U叫内能。 内能的微观定义 内能性质 返回 ① 是状态函数 ② 单位为焦耳 ③具有可加性,系统的内能是各部分内能之和，它是广延量。 内能的宏观定义 内能是系统中分子无规则运动能量总和的统计平均值。 1、热量的定义 2、热力学第一定律 3、几种特殊情况的第一定律 4、热力学第一定律的重要性 返回 对非绝热过程，外界对系统作功W外与内能的变化UB－UA之差称为系统从外界吸收的热量Q ： （2） 1、 热量的定义 返回 将W外=－W （系统对外作功的负值）代入（2），得到： 该式表明：系统从外界吸收的热量等于系统内能的增加与系统对外作功的和，这就是热力学第一定律的数学表示。 热力学第一定律的微分形式为： （3） （4） 2、热力学第一定律 返回 ①孤立系统中的过程： ②绝热系统中的过程：