热力学基本概念与基本定律TheFundamentalConceptsand.PDF

第一章热力学基本概念与基本定律 （The Fundamental Concepts and Laws of Thermodynamics ） §1.1 热力学系统的平衡状态及其描述 §1.2 热平衡定律和温度 §1.3 物态方程 §1.4 热力学第一定律 §1.5 热容量和焓 §1.6 理想气体的绝热过程与多方过程 §1.7 理想气体的卡诺循环 §1.8 热力学第二定律 §1.9 卡诺定理和热力学温标 §1.10 熵 熵增加原理 1.热力学系统 1.1.热力学系统 把研究的对象视为一个系统，称为热力学系统， 而系统以外的部分则称为外界。 外界  热力学系统是由大量的微观粒子 （分子、原子）组成的宏观系统。  热力学系统与外界之间通过做功， 热传递和粒子交换而相互联系。 热力学系统 1.2 孤立系、闭系与开系 孤立系：系统与外界无能量交换和物质交换 闭系：系统与外界有能量交换但无物质交换 开系：系统与外界有能量交换和物质交换 1.3 单相系与复相系 单相系：系统中各个部分的性质完全一样 复相系：系统可分成若干个均匀的部分 1.4 单元系与多元系 单元系：系统中只包含一种化学组分 复相系：系统中包含多种化学组分 2.平衡态 在不受外界影响的条件下，系统的宏观性质 不随时间改变（各宏观量保持恒定）的状态，称 为平衡态。 2.1 力学平衡：系统各部分受力平衡。 2.2 热平衡：系统内无定向热流。 2.3 相平衡：系统内各相物质的量保持恒定。 2.4 化学平衡：系统内各化学组分的量保持恒定。  平衡态是一种动态平衡状态  平衡态下宏观量存在微小偏差—— 涨落 3.状态参量 几何参量：长度、面积、体积(V) 、应变张量等 力学参量：压强( p ) 、应力张量等 化学参量：各组分的量：摩尔数(n) 、质量、浓度等 电磁参量：电场强度、电极化强度、磁场强度、磁 化强度等 4.广延量与强度量 广延量：与系统的量成正比：V、U 、S … 强度量：与系统的量无关：p 、T、 … 1．热平衡定律（热力学第零定律） 1.1 热平衡定律：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，则它们彼此间 也一定处于热平衡。 1.2 热平衡定律的物理意义：一切互为热平衡的系 统都具一个共同的宏观性质，即存在一个共同的状 态函数。 绝热壁 导热壁 A B A B 导热壁 C 绝热壁 C 证明：处于热平衡的物体有一共同的状态函数 A(p A ,VA ) 与C(p C ,V C ) 达到热平衡： 绝热壁 f AC (p A ,V A ;p C ,V C ) 0 A B p C FAC (p A ,V A ;VC ) (1) 导热壁 C B(p , V ) 与C(p , V ) 达到热平衡： B B C C f BC (p B ,V B ;p C ,V C ) 0 p C FBC (p B ,V B ;V C ) (2) F ( p ,V ;V ) F ( p ,V ;V ) (1)=(2) AC A A C BC B B C (3) A(p