第一章绪论祥解.ppt

对于一个平衡态，我们可以用状态参量来描述,作为准静态过程中间状态的平衡态，具有确定的状态参量值。 1.2.4过程与途径 32 系统的准静态变化过程可用P—V图上的一条曲线表示。 准静态过程 非静态过程不能用状态图上的一条实曲线来表示，为了研究的方便，我们可以用一条虚线来表示它，但是该曲线没有其他的任何意义。 准静态过程是一种理想的极限，但作为热力学的基础，我们要着重研究它。 1.2.4过程与途径 33 非静态过程 典型的几种过程： 1）定温（等温）过程 dT=0 T始=T终＝T环＝常数。 2）定压（等压）过程dP=0 P始＝P终＝P环＝常数。 3）定容（等容）过程dV=0 V始＝V终＝常数。 4）绝热过程Q = 0 绝热体系中进行的过程。 5）循环过程 系统由某一状态出发经历一系列的变化又回到原状态的过程。 1.2.4过程与途径 34 * * 第一章 绪论 ☆ 学习热力学的重要性 ☆ 热力学的发展史 ☆ 热力学的研究方法 ☆ 热力学的学习方法 1.1 关于热力学的研究概况 1 1.1.1学习热力学的重要性 1.1.1学习材料热力学的重要性 2 以宏观热力学和统计热力学的原理和方法研究体系的热力学性质，解决物质变化过程的能量平衡、相平衡和反应平衡等问题，称谓热力学。 热力学是一门重要的基础课程，它可以应用于一切科学与工程领域，能够熟练应用热力学与动力学理论来分析解决问题是工程类研究人员应该具有的能力和素质。 1.1.2 热力学的发展史 科学予以知识，而历史予以智慧！一门科学的历史，是那门科学中最宝贵的部分。 热力学发展史，约可分成四个阶段： 第一个阶段： 17世纪末到19世纪中叶 此时期累积了大量的实验与观察的结果，并制造出蒸气机，对于“热”的本质展开研究与争论。在19世纪前半叶，首先出现了卡诺理论，热机理论（第二定律的前身）和功热互换的原理（第一定律的基础）。 1.1.2热力学的发展史 3 3 第二个阶段： 19世纪中期到19 世纪70年代末 ??? 此阶段热力学的第一定律和第二定律已完全理论化。由于功热互换原理建立了热力学第一定律，由第一定律和卡诺理论的结合，导致热力学第二定律的成熟。 1.1.2热力学的发展史 4 第三个阶段： 19世纪70年末到20世纪初 ??? 这个时间内，首先由波尔兹曼将热力学与分子动力学的理论结合，从而导致统计热力学的诞生，至20世纪初吉布斯(Gibbs)奠定了统计力学的基础。 1.1.2热力学的发展史 5 第四个阶段： 20世纪30年代到今 ??? 主要是量子力学的引进从而建立了量子统计力学。 1.1.2热力学的发展史 1.1.3热力学的研究方法 1.1.3热力学的研究方法 7 经典热力学：属于宏观方法。 它以大量粒子组成的宏观系统作为研究对象，以经验概括出的热力学第一、第二定律为基础，引出热力学能、焓、熵、亥姆赫兹函数、吉布斯函数，加上P、V、T等可直接测定的宏观量作为系统的宏观性质，经过归纳与演绎推理，得到一系列热力学公式、结论，用来解决物质变化过程的能量平衡、相平衡和反应平衡等问题。 1.1.3热力学的研究方法 8 宏观热力学的特点：不涉及物质内部粒子的微观结构，只涉及物质系统前后状态的宏观性质。 宏观热力学的局限性：它只能回答过程变化的可能性，不能解决过程所需时间以及内在原因和变化机制，需借助统计物理学深入涉及分子、原子微观态的各种热运动，即统计热力学才能解决上述问题。 1.1.3热力学的研究方法 9 统计热力学：属于从微观到宏观的方法。 统计热力学研究的对象还是由大量粒子组成的宏观体系，它从组成系统的微观粒子的性质（如质量、大小、振动频率、转动惯量等）出发，通过求统计概率的方法，定义出粒子的配分函数，并把它作为一个桥梁与系统的宏观热力学性质联系起来，从体系的微观结构去计算热力学函数。 1.1.3热力学的研究方法 10 统计热力学方法在量子力学方法与经典热力学方法即微观方法与宏观方法之间架起了一座桥梁，把二者有效地联系在一起。 统计热力学方法补充了经典热力学方法的不足，填平了宏观与微观之间难以逾越的鸿沟。 特点：课程理论性强、概念多、公式多、需要记忆的内容多，并且抽象、难学。 1.1.4 热力学的学习方法 1.1.4材料热力学的学习方法 11 (1)注重概