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广延量和强度量 广延量 — 与系统的的质量或物质的量成正比。如 m, V。 强度量 — 与与系统的的质量或物质的量无关。如P，T。 广延量除物质的量或体积，成为强度量。 有限 § 1-4 准静态过程 功 热量 一、准静态过程 1、热力学过程 当系统的状态随时间变化时，我们就说系统在经历一个热力学过程，简称过程。 推进活塞压缩汽缸内的气体时，气体的体积、密度、温度或压强都将变化 2、非静态过程 在热力学过程的发生时，系统往往由一个平衡状态经过一系列状态变化后到达另一平衡态。如果中间状态为非平衡态，则此过程称非静态过程。 为从平衡态破坏到新平衡态建立所需的时间称为弛豫时间。 3.过程量与态函数 过程量 与系统变化过程有关的物理量。例如：系统对外界所做的功（或外界对系统所做的功）、系统传给外界的热量（或外界传给系统的热量）。 态函数 由系统的平衡态状态参量单值地确定的物理量。例如：系统的内能、焓、熵等，它们都是由系统的状态单值地确定的，而与系统所经历的过程无关。 3、准静态过程 如果一个热力学系统过程在始末两平衡态之间所经历的之中间状态，可以近似当作平衡态，则此过程为准静态过程。 准静态过程只有在进行的“无限缓慢”的条件下才可能实现。 对于实际过程则要求系统状态发生变化的特征时间远远大于弛豫时间才可近似看作准静态过程。 说明： 系统的准静态变化过程可用pV 图上的一条曲线表示，称之为过程曲线。 二、 功 1、体积变化当气体作无摩擦的准静态膨胀或压缩时，为了维持气体的平衡态，外界的压强必然等于气体的压强。 系统对外界所作的 功等于pV 图上过 程曲线下面的面积 说明 系统所作的功与系统的始末状态有关，而且还与路径有关，是一个过程量。 气体膨胀时，系统对外界作功 气体压缩时，外界对系统作功 作功是改变系统内能的一种方法 本质：通过宏观位移来完成的：机械运动→分子热运动 V O P dV V1 V2 2、液体表面薄膜面积变化所做的功 如图1-5，液体表面薄膜张于金属框上，长为l金属丝可以自由移动，液体膜的表面张力系数为σ 金属丝准静态地移动dx时，外界对液体表面薄膜所做的功为 3、磁介质被磁化所做的功 如图1-6，设磁介质的长度为l,截面积为S，绕有N匝线圈，且认为磁介质的长度比直径大很多. 接通电源，当改变电流的大小以改变磁介质中的磁场时，线圈中将产生反电动势V，外界电源必须克服此反电动势做功为 可以近似认为介质中的磁场和磁化强度都是均匀的 由电磁感应定律有 由安培环路定律有 m为磁化强度， μ0是真空磁导率 若以磁介质为研究对象，则在准静态的磁化过程 中，外界对磁介质的磁化功为 式中M=Vm是磁介质的总磁矩. 4、电介质极化所做的功 当外电场E使电介质极化时,如图1-3，随着外电场E的变化，电介质的总电矩P也发生变化，设增量为dP， 若仅以电介质为研究对象，这时外电场对电介质做 功为 广义功:外界对系统所作的功等于广义位移与相应广义力的乘积 式中的求和号表示，若外界对系统做功的形式不止一种，例如对磁介质来说，若既有体积功，又有磁化功和其它形式的功，则外界对系统做的功为各种形式的功之和。 设图1-3中两板距离为L的电容器内充满了电介质，两板的电位差为v，电场强度为ε，板的面积为A，面电荷密度为ρ，若电量的增加为dq，则外界所做的功为： dW = v dq，但 v = εL，dq = A.dρ ∴ dW =εLA dρ= εV dρ 上式中，V是电介质的体积。另外，我们由高斯定律可知 ρ= D（电位移），且D = ε+ P，这里， 是真空介电常数， P是电极化强度。最后可得： dW = V+ VεdP 上式右边第一项为激发电场的功，第二项为使介质极化的功。 三、 热量 1、例子 外界向系统传递热量，系统内能增大：加热水 系统向外界传递热量，系统内能减小。 2、定义 系统与外界之间由于存在温度差而传递的能量叫做热量。 3、本质 外界与系统相互交换热量。分子热运动→分子热运动 说明 热量传递的多少与其传递的方式有关 热量的单位：焦耳 § 1-5 热力学第一定律 一、内能 热力学系统的能量取决于系统的状态——内能。 说明 1、理想气体的内能仅是温度的函数 2、热力学系统内能的变化是通过系统与外界交换热量或外界对系统作功来实现的 3、系统内能的增量只与系统起始与终了位置有关，而与系统所经历