第三章 热力学函数及其应用 热力学第三定律 - 中国科学技术 ….pdf

第三章

热力学函数及其应用

热力学第三定律

0前两章内容概要

基本概念：

热力学系统

特别是简单系统和理想系统—如理想气体

热力学过程

可逆过程及不可逆过程，准静态过程，卡诺循环

状态描述

特别是定义了温度，态函数内能、焓和熵

基本规律：

热力学第零定律——热平衡的可传递性

第一定律——能量转化和守恒定律

第二定律——热力学过程本质上是不可逆过程以及熵增

加原理

1热力学函数及麦克斯韦关系

•1.1内能作为热力学函数

dUQ

热一：W

Q

热二：dSdS,对可逆过程dS0.

ii

T

对于相邻的两个热力学平衡态，总有可逆过程连接

dUTdS

QTdSW

外界对系统做的功

p（广义力）*d(–V)（广义位移）

H（广义力）*dm（广义位移）

Wydx

ii

i

视T为广义力，dS为广义位移dUTdSydxydx

iiii

i1i0

简单系统

ydxd

y0Tdx0dS1p1(V)

dUTdS()

pdV

可以把内能看成以熵和体积为自变量的函数U(S,V)

把U(S,V)作为热力学函数，则它已经包含了热力学平衡态

的全部信息：

一阶导数

UU

Tp

SV(V)S

二阶导数（偏导可交换顺序）

Tp



(V)SSV

•1.2熵作为热力学函数

a)自变量

•由简单系统的热力学基本方程可以得出：

1p

dSdUdV

TT

•故可以将(U,V)当做熵作为热力学函数的自变量

b)把S(U,V)作为热力学函数，则它已经包含了热力学平衡

态的全部信息：

•一阶导数

1SpS



TUVTVU

单原子理想气体

应用前面的关系可得：

如果S不是以(U,