熱力學基本定律課件

第一章熱力學的基本規(guī)律主要內(nèi)容熱力學基本概念、平衡態(tài)的描述、物態(tài)方程(第1-3節(jié)),熱力學第一定律及相關物理量、應用(第4-9節(jié)),熱力學第二定律及引出的定理等(第10-13節(jié)),熱力學定律引出的熱力學基本方程、熵和熵增加原理、熱二定律的數(shù)學表述、自由能和吉布斯函數(shù)等(第14-18節(jié))。§1-1熱力學系統(tǒng)的平衡態(tài)及其描述系統(tǒng)與外界熱力學系統(tǒng):由大量微觀粒子組成的宏觀物質(zhì)系統(tǒng)(即研究對象)。外界:與系統(tǒng)發(fā)生相互作用的其它物質(zhì)。系統(tǒng)孤立封閉開放物質(zhì)交換無無有能量交換無有有氣體系統(tǒng)孤立系統(tǒng)粒子數(shù)N不變、能量E不變。封閉系統(tǒng)H≠0粒子數(shù)N不變、能量E可變。開放系統(tǒng)粒子數(shù)N可變、能量E可變、平衡態(tài)定義孤立系統(tǒng)達到的宏觀性質(zhì)不隨時間發(fā)生變化的狀態(tài),稱為熱力學平衡態(tài)。口弛豫時間:系統(tǒng)由其初始狀態(tài)達到平衡狀態(tài)所經(jīng)歷的時間口熱動平衡:一切宏觀變化停止,熱運動未停止,只是平均效果不變?？跐q落:宏觀物理量圍繞平均值的微小起伏,在熱力學中可忽略,統(tǒng)計物理中要考慮(本課程不學習)口非孤立系平衡態(tài):系統(tǒng)+外界=孤立系統(tǒng)口系統(tǒng)的穩(wěn)恒態(tài)不一定是平衡態(tài)。、平衡態(tài)的描述狀態(tài)參量:描述平衡態(tài)的獨立自變量(獨立、宏觀量)。狀態(tài)函數(shù):表示為狀態(tài)參量的函數(shù)的其他宏觀量。如一定質(zhì)量的理想氣體(簡單系統(tǒng)),壓強和體積可獨立改變,(P,V為狀態(tài)參量,溫度可以表示為T=f(P,V=PV/nR,一組(P,V值對應PV圖上的一個平衡態(tài)(一點)。力學參量(如壓強P、表面張力o)幾何參量(如體積V、面積S)狀態(tài)參量的分類化學參量(如質(zhì)量m、物質(zhì)的量n)電磁參量(如電場強度E、磁場強度H)、相及單、復相系平衡態(tài)的描述相:系統(tǒng)中物理化學性質(zhì)均勻的部分、單相系描述均勻系,用其狀態(tài)參量描述3、復相系描述非均勻系,各相用自己的狀態(tài)參量進行描述,但各相狀態(tài)參量間不是完全獨立的。例如化學參量,各相物質(zhì)的量之和不變。第四章將涉及此。四、非平衡態(tài)的描述局域平衡假設。非平衡態(tài)相關內(nèi)容本課程中不進行講授,有興趣的可自學§1-2熱平衡定律與溫度熱平衡定律(熱力學第零定律)熱平衡(P67)?物體A和物體B各自與處在同一狀態(tài)的物體C達到熱平衡,若令A和B進行熱接觸,它們也將處在熱平衡。(經(jīng)驗)溫度熱平衡定律溫度溫度:處于熱平衡的系統(tǒng),分別存在一個態(tài)函數(shù),其值相等,定義為溫度。(溫度態(tài)函數(shù)的存在可數(shù)學證明,見P2)溫度的物理意義:表示物體的冷熱程度,微觀上反映熱運動的劇烈程度熱平衡定律_→溫度計三、溫標(Pg)§1-3物態(tài)方程物態(tài)方程平衡態(tài)下的熱力學系統(tǒng)存在狀態(tài)函數(shù)溫度。物態(tài)方程給出溫度與狀態(tài)參量之間的函數(shù)關系(簡單系統(tǒng))f(V7=O在p、V、T三個狀態(tài)參量之間一定存在某種關系,即其中個狀態(tài)參量是其它兩個狀態(tài)參量的函數(shù),如Tp,V對于一般系統(tǒng)物態(tài)方程則可以表示為f-,>2D口只有均勻系才有統(tǒng)一的物態(tài)方程口熱力學中物態(tài)方程由實驗確定?？谘芯恳饬x:反映了熱現(xiàn)象的規(guī)律之一;熱力學研究方法之把不可測量用可測量表示。物態(tài)方程相關的幾個物理量體脹系數(shù):在壓強不變時,溫度升高1K所引起的物體體積相對變化壓強系數(shù)