第一章热力学基本规律.ppt

热力学·统计物理;热力学·统计物理 ; 统计物理学：认为物质的宏观特性是大量微观粒子运动的集体表现，宏观物理量是微观物理量的统计平均值。 （1）可以解释热力学基本实验定律； （2）可以获得具体物质的特性； （3）可以解释涨落现象。;平衡态热力学 不可逆过程热力学 （选讲）;平衡态统计理论 非平衡态统计理论 （选讲）;???讲授内容???;第一章 热力学基本规律;§1.1 热力学第零定律和温度; 热力学平衡态：一个孤立系统，不论其初态如何，经过足够长的时间后，将会到达一个特殊的状态，即系统的各种宏观性质在长时间内不发生任何变化。; 3. 热力学的平衡状态是一种动态平衡——热动平衡：系统的宏观性质不随时间而改变，但其微观粒子仍处在不断的运动之中。 4. 平衡状态下，系统宏观物理量的数值仍会发生一定的涨落，它是统计平均的必然结果。在热力学中一般不考虑涨落，而认为平衡状态下系统的宏观物理量具有确定的数值。 5. 对于非孤立系，可以把系统与外界合起来看作一个复合的孤立系统，根据孤立系统平衡状态的概念推断系统是否处在平衡状态。; 平衡状态下，系统各种宏观物理量都具有确定值。因此平衡状态是由其宏观物理量的数值确定的。 宏观量之间存在一定的函数关系，可以根据问题的性质和考虑的方便选择其中几个宏观量作为自变量，而其它宏观量则可以表达为自变量的函数。这些自变量就足以确定系统的平衡状态，我们称它们为状态参量；其它的宏观变量则称为状态函数。; 【基本概念】 ● 简单系统：只需要体积和压强两个状态参量便可以确定的系统。 ●均匀系统：各部分的性质是完全一样的系统——均匀系或单相系。 ●相：系统中每个均匀的部分称为一个相。若干个均匀部分组成的系统成为复相系。; 【均匀系统热力学量的分类】; 两个物体通过绝热壁相互接触时，两物体的状态可以完全独立地改变，彼此互不影响；反之，通过透热壁接触时，其中一个物体的状态会影响另一个物体的状态。 两个物体通过透热壁的相互接触称为热接触。经验表明：两个物体的热接触会导致两个物体平衡的破坏，但是经过足够长的时间之后，它们的状态便不再发生变化，而达到一个共同的平衡态．我们称这两个物体达到了热平衡。;3. 系统态函数温度存在的证明; 比较上述2式，显然VC可以从第一个式子中约化掉，于是有 gA(pA,VA) = gB(pB,VB) 这个式子指出：互为热平衡的系统A和B，分别存在一个状态函数 gA(pA,VA) 和 gB(pB,VB) ，而且两个函数的数值相等。经验表明，两个物体达到热平衡时具有相同的冷热程度——温度．所以函数 g(p,V) 就是系统的温度。;4. 温度的测量; 【例如】 (1) 水银温度计：用水银柱的长度随温度单调变化； (2) 定容气体温度计：体积固定不变时，气体的压强随温度单调变化； (3) 定压气体温度计：压强固定不变时，气体的体积随温度单调变化。 【注意】 选择不同的测温物质或不同的测温特性而确定的经验温标并不严格一致。为了提高温度测量的精度，人们取理想气体温标作为标准，一切其它温度计都用它进行校准。; 【理想气体温标】 以气体为测温物质的温度计称为气体温度计。气体温度计分定容气体温度计和定压气体温度计两种。实际使用较多的是定容气体温度计。 (1) 温度参考点的规定：将纯水的三相点的温度（水、冰、水蒸气三相平衡共存的温度）规定为273．16K。 (2) 气体温标的确定：; 【摄氏温标】 摄氏温标以水的二相平衡点（水、冰二相平衡点： 273.15K ）为0℃，则;§1.2 物态方程;二、热力学系数;物理意义：在温度保持不变的条件下，增加单位压强所引起的物体体积的相对变化。;三、气体的状态方程;3. 理想气体状态方程;; 从微观的角度来看，理想气体是忽略了气体中分子之间相互作用的一个理论模型。对实际气体，一般需要考虑分子间的相互作用力（引力与斥力），人们从而引入了多种模型。; 将顺磁性固体置于外磁场中，固体会磁化。磁化强度M、磁场强度H和温度T一般存在关系—物态方程：;§1.3 热力学第一定律; 进行得非常缓慢、其中所经历得每一个状态均可视为平衡态得过程。; 外界对系统所作的功可以用p-V图表示。;2. 液体表面薄膜;4. 磁介质;二、热量;三、热力学第一定