第1章热力学的基本规律1详解.ppt

熵增加原理可以确定孤立系统（绝热过程）中过程方向。 对于其它过程呢？ 需要引入新的态函数 热力学第二定律的普遍表述 系统经等温过程 根据热力学第一定律 一、自由能 1.18 自由能和吉布斯函数 F=U-TS 自由能 在等温过程中,系统对外界所作的功（-W）不大于其自由能的减少.（把过程量用状态量的变化表示出来） 在等温等容过程中，系统的自由能永不增加。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。 假如只有体积变化功，则当系统的体积不变时，W=0。 1.18 自由能和吉布斯函数 二、吉布斯函数 在等压过程中，除体积变化功外，还有其它形式的功W1，则在过程中外界对系统所作的总功为： 等温过程： 1.18 自由能和吉布斯函数 在等温等压过程中，除体积变化功外，系统对外所作的功不大于吉布斯函数的减少。即，吉布斯函数的减少是在等温等压过程中，除体积变化功外从系统所能获得的最大功。 1.18 自由能和吉布斯函数 假如没有其他形式的功，W1=0 等温等压过程中，吉布斯函数永不增加。系统中发生的不可逆过程，总是朝着吉布斯函数减少的方向进行。 1.18 自由能和吉布斯函数 例：设系统经过一个等温不可逆过程，从初态1到末态2. 在该过程中，系统吸收的热量为Q，对外做功为最大功Wm的1/n. 求 本章小 结 本章小结 一、物态方程 1.物态方程：表示状态参量与温度之间的函数关系式叫做系统的物态方程。 简单系统的物态方程为： 体胀系数 压强系数 等温压缩系数 2.热力学系数 3. 物态方程示例 （b）范德瓦耳斯状态方程 （a）理想气体状态方程 （c）昂尼斯状态方程 （2）拉紧的弦 （3）表面膜 （1）气体的物态方程 本章小结 （5）顺磁性固体 磁化强度M、磁场强度H与温度T的关系为： 实验测得一些物质的磁物态方程为： 居里定律 （4）简单固体和液体 本章小结 二、准静态过程中外界对系统所做的功 1.元功的表达式 系统 广义力 外参量 （广义坐标） 元功表达式 一般系统 Y y 气体系统 -p V 液体表面 σ Ａ 电介质 Ｅ p 磁介质 m 本章小结 　　热力学量就其性质可分为： 　　广延量：与系统的质量或物质的量成正比，如质量、物质的量、体积、内能、总磁矩、熵、自由能、吉布斯函数等。 　　强度量：与质量或物质的量无关，如压强P、温 度T、粒子数密度、磁场强度H等。 2. 强度量与广延量 本章小结 三、热力学第一定律 1.热力学第一定律 对于一个微小的过程： 系统经一循环过程后Q=-Ｗ 表明：系统经循环过程对外界做的功等于它从外界吸收的热量。 　第一类永动机是不可能实现的！ 本章小结 2.热容量 物体在某一过程中温度升高1K所吸收的热量。 定容热容量CV： 定压热容量CP： 本章小结 3.循环过程及其效率 热机效率 卡诺热机效率 卡诺致冷机致冷系数 致冷机致冷系数 本章小结 四、热力学第二定律 1.两种标准表述 克劳修斯表述：热量不可能自动地从低温物体传到高温物体而不引起其它变化。 揭示了热传导的不可逆性。 开尔文表述：不可能从单一热源吸取热量，使之完全变成有用的功而不引起其它任何变化。 揭示了功热转换的不可逆性。 也可表述为：第二类永动机是不可能制成的； 本章小结 由卡诺定理，所有工作于两个一定温度间的可逆热机，其效率都是 与工作物质无关。 2.卡诺定理 所有工作于两个一定温度间的热机，可逆机效率最高。 推论：所有工作于两个一定温度之间的可逆热机，其效率相等。 本章小结 3.克式等式与不等式 一般循环过程 ☆等号适用于可逆过程，不等号适用不可逆过程 本章小结 4.态函数熵 态函数熵 S： 无穷小可逆过程： 5.热力学第二定律的数学表达式 本章小结 因此系统经可逆绝热过程后熵不变，经不可逆绝热过程后熵增加，在绝热条件下熵减少的过程是不可能实现的。这个结论就是熵增加原理。 6.熵增加原理 本章小结 （1）熵是态函数，与过程无关. 因此, 可在两平衡态之间假设任一可逆过程，从而可计算熵变 . （2）当系统分为几个部分时，各部分的熵变之和等于系统的熵变 . 7.熵差的计算 本章小结 五、热力学基本方程及态函数关系 1.热力学基本微分方程： 2.态函数 焓 H： F=U-TS 自由能 F: 吉布斯函数 G: PV F PV TS U G + = + - = 本章小结 1、已知： 练习与作业 2、已知： 练习与作业 练习与作业 习题　1.1 1.2 1.3 1.5 1.7 1.8 1.16 1.17 1.19 1.23 热力学中，一切计算都要在给定物态方程之后才能进行，因此物态方程在热力学中