热力学与统计物理学第二章-热力学函数及关系.pptVIP

;动机：前一章用到了内能U和熵S，但还不够用来分析一些等值过程，本章引入另外三个态函数：焓H、自由能F、吉布斯函数G。它们分别于等压、等温、等压等温过程。

目的在于:(1)对某可逆等值过程，用态函数差计算过程量A或Q；(2)对不可逆过程，用某态函数差判别过程进行方向。

两个重要的概念：热力学势，特性函数。

问题关键：可逆过程态的热一律和热二律(Q=TdS)相结合的微分形式，找出二变量态函数全微分中的偏导数之间的对应关系。;焓的性质：;;自由能性质：

(1)F是一个广延量；

(2)若系统经历一个可逆等温过程，则δA=-dF；

(3)若系统经历一个不可逆等温过程，则δA-dF,

“可逆等温过程系统对外做功最大”最大功原理。;三、吉布斯函数;第二章热力学函数及关系;§2.2特性函数与麦克斯韦函数;【书52页练习(a)】;二、特性函数;【54页练习】以H(S,p)为特性函数，将其他热力学函数表示出来;三、麦克斯韦关系;利用可逆过程的四个热力学等式和态函数的全微分表示，可以获得四个麦氏关系：;【例2.4】麦克斯韦关系的应用;;;解题思路和技巧;第二章热力学函数及关系;§2.3均匀物质热力学;它常决定物体的性质，可看成是一个热力学系统，状态参量：温度T、表面张力σ、表面积ξ。

物态方程：f(T,σ,ξ)=C,外界对系统所做的功为

;下面这个图是解释表面张力的一个理想试验。一个光滑的金属框，有一边是可以自由滑动的。把这个框在水里浸一下，框里就形成一层水膜。水膜有上下两个表面。表面上的水分子有使表面减小的倾向，所以必须施加一定的力F才能对抗这个力从而保持住水膜面积。很显然，这个力F的大小与那个边的长度l成正比。而这个比例是水的一种基本性质，与力F和边l无关。在界面科学里，这个比例被定义为表面张力，它的单位是力除以长度，牛顿/米。;2.3.2磁和电介质的热力学;;2.3.3获得低温的方式;第二章热力学函数及关系;第二章习题选讲

指出那些系统满足下列热力学条件:

解:(a)经典理想气体。

(b)

得,即定压膨胀系数为负的系统,0-4摄氏度在之间的水

;(c)

此即表明是两相共存系统,

(d)

即定容压力系数等于零的系统。

(e)这是一切不变质量的但组元系统都满足麦氏关系。;二、气体经绝热膨胀过程由体积，压强的区域变到体积、压强为的区域。

(i)根据过程中气体所作功，证明初末态气体的焓相等；

(ii)证明对于小的压强差，两区域的温度差为

(iii)利用上述结果，讨论冷却理想气体或实际气体

的可能性，并对结果作解释。

解：(a)气体在节流绝热膨胀过程中所作的功为，

这等于气体内能的减少，即;(b)

(c)对于理想气体;因为在节流过程中，所以。

故对于这种假设的实际气体，多孔塞装置不是降温而是增温。或者说，仅考虑分子大小修正是不够的。;本章小结