热统第一章(白底黑字).ppt

热力学统计物理（汪志诚）;; 导 言;热力学：;统计物理：;一.热力学与统计物理学的研究任务是什么?;三.本课程的特点和要求;第一章 热力学基本定律;1．1 热力学系统的平衡状态及其描述 1．2 热平衡定律和温度 1．3 物态方程 1．4 功 1．5 热力学第一定律 1．6 热容量和焓 1．7 理想气体的内能 1．8 理想气体的绝热过程 1．9 理想气体的卡诺循环 1．10 热力学第二定律 1．11 卡诺定理 1．12 热力学温标 1．13 克劳修斯等式和不等式 1．14 熵和热力学基本方程 1．15 理想气体的熵 1．16 热力学第二定律的普遍表述 1．17 熵增加原理的简单应用 1．18 自由能和吉布斯函数 ;§1.1平衡态及其描述;二、热力学平衡态;１. 状态参量（几何、力学、化学、电磁参量） 几何参量——长、宽、面积、体积 力学参量——力、压强、广义力 化学参量——摩尔数、物质的量 电磁参量——电场、磁场 - 2. 状态函数;;若A与B平衡，则有：;1.经验温标：凡是以某物质的某一属性随冷热程度的变化为依据而确定的温标称为经验温标。 2.理想气体温标： ;;建立温度计与被测 系统的热平衡。 ;§1.3物态方程 一.物态方程是温度与状态参量之间的函数关系。对于简单系统：有f(P,V,T)＝0 二.常用物理量; 三.物态方程的具体形式：;范德华尔斯方程：;2.简单的固体和液体（已知：α、κT);四.广延量和强度量;§1.4 功 一.准静态过程 1. 系统从一个状态（平衡态或非平衡态）变化到另一个状态的过 程叫热力学过程 2. 准静态过程：过程又无限靠近的平衡态组成，过程进行的每一步，系统都处于平衡态 3. 近似的准静态过程 4. 准静态过程的判据和重要性质 a 驰豫时间判据 b 对于无摩擦阻力系统，外界作用力可用平衡态状态参量来表示;dV-----系统体积变化;①功的图示：;*注意：外界对系统做功与过程有关;2.液体表面膜面积变化功;*外界对电介质做的功;【例】在27摄氏度下，压强在0至1000Pn之间，测得水的体积为： 如果保持温度不变，将1mol的水从1Pn加压至1000Pn，求外界所做的功。;;四、热量：;五.内能;六.第一类永动机不可能造成。;符号规定:;§1.6热容量与焓 一.热容量定义：系统在热力学过程中，升高1K所吸收的热量 ;§1.7理想气体内能;（焦耳定律）;对于理想气体;【例】已知： 证明：;代入前式，得;P; 物质系统经历一系列变化后又回到初始状态的整个过程叫循环过程，简称循环。;1.准静态等温过程;3.卡诺循环;逆卡诺热机效率：;说明：;§1.10热力学第二定律;3、气体自由膨胀 气体体积能自发地由体积V1自由膨胀到体 积V1＋V2;但不能自发地由体积V1＋V2收缩为体 积V1;;【注意】：自然过程的方向性; 热力学第二定律是一条经验定律，因此有许多 叙述方法。最早提出并作为标准表述的是1850 年克劳修斯提出的克劳修斯表述和1851年开尔 文提出的开尔文表述。;一.两种表述 克劳修斯表述： 不可能把热量从低温物体传到高温物体 而不引起其他变化. 开尔文（汤姆孙）表述：不可能从单一热源吸收热量使 之完全变成有用的功而不引起其他变 化. 另一种开氏表述： 第二类永动机不可能造成.;【讨论】:;高温热源;例：一乒乓球瘪了（并不漏气），放在热水中浸泡，它重新鼓起来，是否是一个“从单一热源吸热的系统对外做功的过程”，这违反热力学第二定律吗？;;三、热力学第二定律的微观意义;【例】：根据热力学第二定律证明两条绝热线不能相交。 （教材P68-1.18） ;§1.11卡诺定理;;;§1.13克劳修斯等式与不等式;若有n个热源;§1.14 熵;对式 微分，得：;*热力学基本微分方程：;;理想气体的熵：;§1.16热力学第二定律的普遍表述;二.熵增