關(guān)于熱力學(xué)的讀書筆記.doc

關(guān)于熱力學(xué)的讀書筆記一、基本概念：閉口系統(tǒng)：熱力學(xué)系統(tǒng)與外界無質(zhì)量交換的系統(tǒng)。也叫控制質(zhì)量系統(tǒng)開口系統(tǒng)：熱力學(xué)系統(tǒng)與外界有物質(zhì)交換的系統(tǒng)，也叫控制體積系統(tǒng)絕熱系統(tǒng)：熱力學(xué)系統(tǒng)與外界無熱量交換的系統(tǒng)。孤立系統(tǒng)：熱力學(xué)系統(tǒng)和外界無任何能量和物質(zhì)交換的系統(tǒng)。熱力狀態(tài)反應(yīng)著工質(zhì)大量分子熱運動的平均特點常有狀態(tài)參數(shù)：壓力：P溫度：T比體積：v（m3/kg） 內(nèi)能：U焓：H熵：S與熱力系的質(zhì)量無關(guān)，切不可相加的狀態(tài)參數(shù)稱為強度參數(shù)，如P，T與熱力系的質(zhì)量有關(guān)，且可相加的狀態(tài)參數(shù)稱為廣延參數(shù)，如 S，U，H比體積：單位質(zhì)量的工質(zhì)所占有的體積溫度T：是確定一個系統(tǒng)是否與其他系統(tǒng)處于熱平衡的狀態(tài)函數(shù)。溫度是熱平衡的唯一依據(jù)。熱力學(xué)溫度：規(guī)定水的氣、液、固三相平衡共存的狀態(tài)點為基準點，27316K功和熱量：功是系統(tǒng)與外界之間在力差的推動下，通過宏觀有序運動的方式傳遞能量。換言之。借著做功來傳遞能量總是和物體的宏觀位移有關(guān)。熱量是系統(tǒng)與外界之間再溫差的推動下，通過微觀粒子的無序運動的方式傳遞能量，換言之，借傳熱來傳遞能量，不需要有物體的宏觀位移循環(huán)可分為可逆循環(huán)和不可逆循環(huán)（按照性質(zhì)來分）循環(huán)可分為正向循環(huán)（動力循環(huán)）和逆向循環(huán)（制冷循環(huán)或熱泵循環(huán)）二：準靜態(tài)過程、可逆過程與不可逆過程準靜態(tài)過程：由一系列連續(xù)的平衡態(tài)組成的過程成為準靜態(tài)過程準靜態(tài)過程實現(xiàn)條件：推動過程進行的勢差無限小，以保證系統(tǒng)在任意時刻都無限接近于平衡態(tài) 意義： 1、可以用確定的狀態(tài)參數(shù)變化描述過程 2、可以在參數(shù)坐標圖上用一條連續(xù)曲線表示過程 可逆過程實現(xiàn)的充要條件： 過稱為準靜態(tài)過程過程中無任何耗散效應(yīng)（通過摩擦、電阻、磁組等使功變成熱的效應(yīng)）。也就是說無耗散的準平衡過程為可逆過程三、熱力學(xué)第一定律表述：當熱能與其他形式的能量相互轉(zhuǎn)換時，能的總量保持不變。 U=Q+W，一個熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能增量等于外界向它傳遞的熱量與外界對它所做的功的和。 傳遞的熱量由內(nèi)能衡量，內(nèi)能由功衡量。于是這個定律的實質(zhì)就是：“能”從外界進入系統(tǒng)（以做功的方式，或者以熱傳遞的方式），其量不變（必須還可以由系統(tǒng)返回以證明等價）。也就是說，能量跑來跑去，但量不加變化。這不就是守恒嗎？但真正的能量守恒還需要把能量的觀念擴大化。 能量守恒定律的發(fā)現(xiàn)： 1836，俄國化學(xué)家蓋斯，一個化學(xué)反應(yīng)，無論分幾步完成，放出的總熱量相等。 邁爾，德國，在熱帶地區(qū)的發(fā)現(xiàn)和推理很有想象力。1841，1842，第一個提出能量守恒思想的人。 law of energy conservation：能量既不會憑空產(chǎn)生，也不會憑空消失，它只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，或者從一個物體轉(zhuǎn)移到別的物體，在轉(zhuǎn)化或轉(zhuǎn)移的過程中其總量保持不變對于流動工質(zhì)，它表示流動工質(zhì)向流動方向傳遞的能量中取決于熱力狀態(tài)的那部分能量；對于不流動工質(zhì)，焓只是一個復(fù)合狀態(tài)參數(shù)，無明確的物理意義。 4 熱力學(xué)第二定律：表述： 一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的宏觀自然過程都是不可逆的。 1850，德國，克勞修斯Clausius：熱量不能自發(fā)地從低溫物體傳到高溫物體。 熱機的工作分為兩個階段，第一個階段是燃燒燃料，化學(xué)能變成內(nèi)能；第二個階段是工質(zhì)（工作物質(zhì)）對外做功，內(nèi)能變成機械能。 熱機效率=W/Q，總是小于100%。 即使不算任何損耗，工質(zhì)吸收的熱量還是不能全部做功。熱機工作過程中必然向低溫熱庫排出熱量。 開爾文，1851，表述：不可能從單一熱庫吸收熱量，使之完全變成功，而不產(chǎn)生其他影響。其含義是，機械能可以全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，而內(nèi)能無法全部用來做功以轉(zhuǎn)換成機械能。 違背能量守恒定律的永動機，叫做第一類永動機；違背熱力學(xué)第二定律的永動機，叫做第二類永動機。之所以叫永動機，可以推知：倘若功全部轉(zhuǎn)化成熱，而熱又全部用來做功，那么，這樣的機械就可以“永遠動下去”。. 5 熱力學(xué)第二定律的微觀解釋。 無序意味著各處一樣，平均，沒有差別。撲克牌的例子中，“序”跟我們的規(guī)定有關(guān)。 有序的程度。更與我們的“規(guī)定”有關(guān)了。 “借用統(tǒng)計物理的術(shù)語來說，我們就是規(guī)定了一個宏觀態(tài)。”規(guī)定了一個宏觀態(tài)，就對應(yīng)于若干個“微觀態(tài)”，一個“宏觀態(tài)”對應(yīng)的“微觀態(tài)”比較多，就說這個“宏觀態(tài)”是比較無序的。 “等概率原理”，不能直接證明。 “有序”就是規(guī)定了一個小概率事件。 一切自然過程總是沿著分子熱運動的無序性增大的方向進行。 物理學(xué)中用表示一個宏觀狀態(tài)所對應(yīng)的微觀狀態(tài)的數(shù)目。熵用字母S表示。 玻耳茲曼，1877，S 正比于 ln，后來普朗克把它寫成：S=kln，其中k叫玻耳茲曼常量。 用熵的概念表述熱力學(xué)第二定律：一個孤立系統(tǒng)的總熵不會減小。 一個孤立系統(tǒng)的總熵，增長到一定程度，是不是就不再變化了？ 從概率的角度看，如果把每一種可能性視為一個空間，則“有序”只是其中一個很小的空間子集。熱力學(xué)第二定律所揭示的真理是，在有限的時間之內(nèi)，所有可能性的空間是不可窮盡的，我們能經(jīng)驗的，是時間裂縫中的大概率可能性空間。這種宏觀現(xiàn)象，以熱現(xiàn)象為代表，但是對其他隨機事件也是適用的。另一方面，如果微觀單元，哪怕只有些微的統(tǒng)計偏向性，這種偏向就會導(dǎo)致宏觀上非常可觀的“有序”表現(xiàn)，“涌現(xiàn)”現(xiàn)象幾乎很可能來自這種統(tǒng)計偏向性，因此，尋找微觀偏向性與宏觀有序性之間的聯(lián)系，是研究宏觀系統(tǒng)的核心問題。 6、 熱力學(xué)第三定律：當系統(tǒng)趨近于絕對溫度零度時，系統(tǒng)等溫可逆過程的熵變化趨近于零。第三定律只能應(yīng)用于穩(wěn)定平衡狀態(tài)，因此也不能將