热统第一章1.ppt

热力学· 统计物理 （3）二者联系： 热力学对热现象给出普遍而可靠的结果，可以用来验证微观理论的正确性； 统计物理学则可以深入热现象的本质，使热力学的理论获得更深刻的意义。 2. 温度函数引入证明如下： 由热力学第零定律知， 热平衡状态 得： 四、温标温度的数值表示叫温标。 摄氏温标：温度t（）。 华氏温标：温度。 理想气体温标：温度T(K) T=t+273.15 ； tF=32+ 压强系数： 体积不变下，温度升高1K所引起的物体压强变化相对变化。 等温压缩系数：温度不变时，增加单位压强所引起的物体体积相对变化。由得： 三、固体的物态方程 1、简单固体物态方程 简单固体(即各向同性的无缺陷的固体) 2、顺磁性固体物态方程 磁化强度M与磁场强度H之间满足(C为居里常数) 3、晶体的物态方程冷压强,为格林乃森参量,为平均热振动能. ⒉液体表面薄膜 设表面张力系数 ，液面面积A变化 时，外界对系统作功⒊电介质极化作功 当在电场强度为（V·m-1）作用下，电介质电矩P=Vp发生变化dP时，外场使介质极化作功 §1.5 热力学第一定律 一、热力学第一定律提出的实验根据 实验根据是焦耳热功当量实验（见书P25图1.9和图1.10）无论经历何种过程，使水温升高同样的温度，做的功一样多。表明：绝热过程中外界对系统做功与方式（或过程）无关。 二、内能的定义 宏观定义：内能U是一个态函数（状态量），它满足：微观定义（P27第7行）：内能是系统中无规则运动分子动能、分子相互作用势能，分子内部运动能量等）能量总和的统计平均值。 三、热量的定义 对非绝热过程，（外界对系统作功） 则两者的差叫系统从界吸收的热量，即 四、热力学第一定律 1.文字叙述和数学表示： 外界对系统作功与系统从外界吸收热量之和等于系统内能的增加，即或写为即吸收的热量等于内能的增加与系统对外作功之和。 几种情况的热力学第一定律 ①孤立系统：常数，或 ②绝热系统：③以 、为参量的体系（如液、气体）④绝热气体系统 一、热容量的定义一定量的物质，温度升高1K所吸收的热量。 定义为系统的焓性质：广延量，单位焦耳（J）即等压过程中系统吸收的热量等于系统焓的增加。 对于理想气体: 声速: 已知热机效率为，Q1、Q2为在高、低温热源交换的热量，对于可逆机与工质特性无关 二、熵增加原理 ⒈文字叙述 对绝热系统，，由以上两式得到≥0 ，或≥0⒉熵增加原理的适用范围 ①孤立绝热系统； ②有限时间和有限空间且是由大量微观粒子组成的宏观系统，不能推广到宇宙。 §1.18自由能和吉布斯函数 ⒈自由能的定义：F=U—TS⒉自由能的性质 状态函数，单位焦耳（J）。可加量（广延量） 第一章内容总结 一、热力学第一、第二定律 1、文字叙述及数学表示 2、实验根据 3、运用范围、重要性。 二、理想气体的性质 1、宏观和微观定义2、性质 ①状态方程 ② U=U（T） ③ 热容及热容差 ④ 过程方程 ⑤ 热力学态函数，H、S 、 F 、 G。 ⑥ P-V 、 T-S（温－熵图） 三、基本概念热力学平衡态，状态参量。准静态过程，可逆过程。物态方程，卡诺循环过程。 四、基本方法 1、理想气体状态的应用 2、用第二定律判断过程方向及 3、热量、功 3. 最大功定理 等温过程 一、自由能 由热一律得： 在等温过程中，系统对外所做的功不大于其自由能的减少。或者说，在等温过程中，外界从系统所能获得的功最多只能等于系统自由能的减少。—— 最大功定理 若系统的体积不变，即体积功W = 0，则有： 在等温等容过程中，系统的自由能永不增加。或者说，在等温等容条件下，系统中发生的不可逆过程总是朝着自由能减少的方向进行的。 二. 吉布斯函数 1. 吉布斯函数定义式 G = U – TS + pV ＝F+pV 2. 最大功定理 完全类似上面的讨论可得： 在等温等压过程中，除体积变化的功以外，系统对外界所做的功不大于系统吉布斯函数的减少。或者说，系统吉布斯函数的减少是在等温等压过程中，除体积变化的功外，外界从系统所能获得的最大功。—— 最大功定理 W1为体积功之外 的其他形式的功 水总是从高处向低处流动 气体总是从高压向低压膨胀 热量总是从高温物体向低温物体传递 一、可逆过程和不可逆过程 1、引入： 热传递： 正过程——热量从高温物体→低温物体，成立 逆过程——热量从低温物体→高温物体，不成立 热功转换： 正过程——功→热量，成立 逆过程——热量→功，不成立 热力学的过程是有方向的。 2、定义： 在系统状态的变化过程中，系统由一个状态出发经过某一过程达到另一状态，如果存在另一个过程，它能使系统和外界