热力学与统计物理学第二章 节 热力学函数及关系.pptVIP

; 动机：前一章用到了内能U和熵S，但还不够用来分析一些等值过程，本章引入另外三个态函数：焓H、自由能F、吉布斯函数G。它们分别于等压、等温、等压等温过程。 目的在于: (1)对某可逆等值过程，用态函数差计算过程量A或Q；(2)对不可逆过程，用某态函数差判别过程进行方向。 两个重要的概念：热力学势，特性函数。 问题关键：可逆过程态的热一律和热二律(Q=TdS)相结合的微分形式，找出二变量态函数全微分中的偏导数之间的对应关系。;第二章 热力学函数及关系;§２.１ 焓、自由能、吉布斯函数; 焓的性质：;三、吉布斯函数;第二章 热力学函数及关系;§2.2 特性函数与麦克斯韦函数;【书52页练习(a)】;二、特性函数;【54页练习】以H(S,p)为特性函数，将其他热力学函数表示出来;三、麦克斯韦关系;利用可逆过程的四个热力学等式和态函数的全微分表示，可以获得四个麦氏关系：;【例2.4】麦克斯韦关系的应用;;;解题思路和技巧;第二章 热力学函数及关系;§2.3 均匀物质热力学;它常决定物体的性质，可看成是一个热力学系统，状态参量：温度T、表面张力σ、表面积ξ。 物态方程：f (T,σ,ξ)=C, 外界对系统所做的功为 ;下面这个图是解释表面张力的一个理想试验。一个光滑的金属框，有一边是可以自由滑动的。把这个框在水里浸一下，框里就形成一层水膜。水膜有上下两个表面。表面上的水分子有使表面减小的倾向，所以必须施加一定的力F才能对抗这个力从而保持住水膜面积。很显然，这个力F的大小与那个边的长度l成正比。而这个比例是水的一种基本性质，与力F 和边l无关。在界面科学里，这个比例被定义为表面张力，它的单位是力除以长度，牛顿/米。 ;2.3.2 磁和电介质的热力学;;2.3.3 获得低温的方式;第二章 热力学函数及关系;第二章 习题选讲 指出那些系统满足下列热力学条件: 解: (a) 经典理想气体。 (b) 得 , 即定压膨胀系数为负的系统, 0-4摄氏度在之间的水 ; (c) 此即表明是两相共存系统, (d) 即定容压力系数等于零的系统。 (e) 这是一切不变质量的但组元系统都满足麦氏关系。 ;二、气体经绝热膨胀过程由体积 ，压??? 的区域变到体积 、压强为的区域。 (i) 根据过程中气体所作功，证明初末态气体的焓相等； (ii) 证明对于小的压强差 ，两区域的温度差为 (iii) 利用上述结果，讨论冷却理想气体或实际气体 的可能性，并对结果作解释。 解： (a) 气体在节流绝热膨胀过程中所作的功为 ， 这等于气体内能的减少，即;(b) (c) 对于理想气体;因为在节流过程中 ，所以 。 故对于这种假设的实际气体，多孔塞装置不是降温而是增温。或者说，仅考虑分子大小修正是不够的。;本 章 小 结