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大学物理热力学基本概念ppt课件

CONTENTS热力学基本概念与定义热力学第一定律热力学第二定律理想气体状态方程与麦克斯韦关系式热力学函数与性质非平衡态热力学简介

热力学基本概念与定义01

所研究的对象，与周围环境有物质、能量交换的封闭体系。与系统发生相互作用的周围物质的总称。系统与环境的分界面。热力学系统环境边界热力学系统与环境

状态参量与过程量状态参量描述系统状态的物理量，如体积V、压强p、温度T等。过程量描述系统状态变化过程的物理量，如热量Q、功W等。

系统在没有外界影响时，其内部各部分的状态参量达到稳定且不随时间变化的状态。系统从一个平衡态变化到另一个平衡态时，经历的一系列非常接近平衡态的过程。平衡态与准静态过程准静态过程平衡态

如果两个系统与第三个系统各自处于热平衡，则这两个系统也必定处于热平衡。热力学第零定律表征物体冷热程度的物理量，是热力学系统的重要状态参量之一。在热平衡时，两个系统具有相同的温度。温度概念热力学第零定律与温度概念

热力学第一定律02

系统内部所有微观粒子各种运动形式的能量总和，包括分子动能、分子势能、原子内部能量、原子核内部能量等。力在力的方向上移动距离的乘积，宏观表现为系统对外做功或外界对系统做功。系统与外界之间因温差而传递的能量，是热传递过程中所传递内能的多少。热力学能功热量热力学能、功和热量

表达式ΔU=W+Q，其中ΔU表示系统内能的增量，W表示外界对系统做的功，Q表示系统吸收的热量。符号法则外界对系统做功，W取正值；系统对外界做功，W取负值。系统吸收热量，Q取正值；系统放出热量，Q取负值。热力学第一定律表达式

温度保持不变的热力学过程。等温过程在等温过程中，理想气体的内能不变，吸收的热量全部用来对外做功。理想气体等温过程特点pV=nRT，其中p表示压强，V表示体积，n表示物质的量，R表示气体常数，T表示热力学温度。理想气体等温过程方程理想气体等温过程分析

理想气体绝热过程特点在绝热过程中，理想气体的内能变化完全取决于外界对系统做的功或系统对外界做的功。理想气体绝热过程方程pV^γ=常量，其中γ为比热容比，对于单原子分子γ=5/3，对于双原子分子γ=7/5。绝热过程系统与外界之间没有热量交换的热力学过程。理想气体绝热过程分析

热力学第二定律03

制冷系数定义制冷机在单位时间内从低温热源吸收的热量与向高温热源放出的热量的比值，表示制冷机的制冷效果。热机效率与制冷系数的关系二者均与热力学第二定律密切相关，揭示了热量传递和转换的方向性和限度。热机效率定义热机输出的功与输入的热量的比值，反映了热机将热能转换为机械能的效率。热机效率与制冷系数

由两个等温过程和两个绝热过程组成的可逆循环，是热力学中最理想的循环过程。卡诺循环定义卡诺循环的效率仅与高温热源和低温热源的温度有关，计算公式为η=1-T2/T1，其中T1和T2分别为高温热源和低温热源的温度。卡诺循环效率计算卡诺循环揭示了热力学第二定律的实质，即热量不能自发地从低温物体传向高温物体。卡诺循环的意义卡诺循环及其效率计算

热力学第二定律的表述热量不可能自发地从低温物体传向高温物体而不引起其他变化。或者表述为：不可能从单一热源取热，使之完全转换为有用的功而不产生其他影响。热力学第二定律的意义揭示了自然界中能量转换的方向性和限度，是热力学的基本定律之一，对于指导工程实践和优化能源利用具有重要意义。热力学第二定律表述及意义

熵增加原理及应用举例在孤立系统中，自发过程总是向着熵增加的方向进行，即系统的无序度或混乱度将不断增加。熵增加原理在热力学中，熵增加原理被广泛应用于解释各种自然现象和工程问题，如热传导、热辐射、化学反应等。例如，在热传导过程中，热量总是自发地从高温物体传向低温物体，使得系统的熵增加。熵增加原理的应用举例

理想气体状态方程与麦克斯韦关系式04

理想气体模型建立理想气体状态方程推导忽略气体分子间相互作用力，仅考虑分子热运动。理想气体状态方程pV=nRT，其中p为压强，V为体积，n为物质的量，R为气体常数，T为热力学温度。基于波义耳定律、查理定律和盖-吕萨克定律，结合阿伏伽德罗定律推导出理想气体状态方程。推导过程

麦克斯韦关系式描述热力学系统四个状态参量（p、V、T、S）之间的偏导数关系。应用领域用于解决热力学中的复杂问题，如热机效率、制冷系数等计算。推导过程基于热力学基本方程和热力学第二定律，通过数学变换得到麦克斯韦关系式。麦克斯韦关系式及其应用

多方过程定义在过程中，气体的压强和体积满足某种特定关系，如等温过程、等压过程、等容过程等。多方过程分析根据不同过程的特点，分析气体状态参量的变化规律，如温度、内能、熵等。应用实例利用多方过程分析，可以解释和计算实际气体在特定条件下的行为，如热机工作循环、制冷循环等。理想气体多方过程分析

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