熱力學(xué)符號對照及基本概念

未經(jīng)允許不得翻閱4/5熱力學(xué)符號對照表符號代表物理意義（下標(biāo)）1-9某種狀態(tài)A面積（Area）A-Z某種化合物或狀態(tài)a-z化合物摩爾數(shù)或多項(xiàng)式系數(shù)（aq）溶液（aqeous）d微分C熱容量c比熱（容）Cp定壓熱容量Cv定容熱容量E能量F力（Force）（下標(biāo)）f生成（formation）f（x）函數(shù)（function）（下標(biāo)）（g）氣體（氣相）（gas）H熱含量i（F）自由度（下標(biāo)）i隔絕（絕熱）系統(tǒng)l距離（length）（下標(biāo)）（l）液體/相（liquid）m質(zhì)量（mass）N摩爾分率n摩爾數(shù)P系統(tǒng)壓強(qiáng)p外界壓強(qiáng)q（系統(tǒng)從外界接受的）能量qr可逆過程中系統(tǒng)從外界接受的能量R理想氣體常數(shù)S亂度（下標(biāo)）（s）固體/相（solid）V（系統(tǒng)）體積T（絕對）溫度U內(nèi)能w功（work）wr可逆功?差值?偏微分熱力學(xué)單位對照表單位符號單位表示的物理量atm大氣壓壓強(qiáng)℃攝氏度溫度cal熱卡（=4.184J）能量g克質(zhì)量J焦耳（Joule）（=1N·m）能量（國際）K（°K）開（開爾文）溫度（熱力學(xué)溫標(biāo)/國際）kcal千卡能量mol（mole）摩爾物質(zhì)的量部分熱力學(xué)定義理想氣體：忽略氣體分子的自身體積，將分子看成是有質(zhì)量的幾何點(diǎn)；假設(shè)分子間沒有相互吸引和排斥，分子之間及分子與器壁之間發(fā)生的碰撞是完全彈性的，不造成動(dòng)能損失。這種氣體稱為理想氣體。性質(zhì):1.分子體積與氣體體積相比可以忽略不計(jì)；2.分子之間沒有相互吸引力；3.分子之間及分子與器壁之間發(fā)生的碰撞不造成動(dòng)能損失；4.在容器中，在未碰撞時(shí)考慮為作勻速運(yùn)動(dòng)，氣體分子碰撞時(shí)發(fā)生速度交換，無動(dòng)能損失；5.理想氣體的內(nèi)能是分子動(dòng)能之和。*相（非熱力學(xué)）：相（phase）是系統(tǒng)中結(jié)構(gòu)相同、成分和性能均一，并以界面相互分開的組成部分。多相系統(tǒng)中，不同相之間一定有明顯的分界面，越過界面時(shí)，物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)將發(fā)生突變。相數(shù)：系統(tǒng)中相的數(shù)目，用符號Φ表示。相態(tài)：相態(tài)也就是物質(zhì)的狀態(tài)（或簡稱相，也叫物態(tài)），指一個(gè)宏觀物理系統(tǒng)所具有的一組狀態(tài)。一個(gè)態(tài)中的物質(zhì)擁有單純的化學(xué)組成和物理特性（如密度、晶體結(jié)構(gòu)、折射率等）。最常見的物質(zhì)狀態(tài)有固態(tài)、液態(tài)和氣態(tài)，俗稱「物質(zhì)三態(tài)」。少見一些的物質(zhì)狀態(tài)包括等離子態(tài)、夸克-膠子等離子態(tài)、玻色-愛因斯坦凝聚態(tài)、費(fèi)米子凝聚態(tài)、酯膜結(jié)構(gòu)、奇異物質(zhì)、液晶、超液體、超固體、和磁性物質(zhì)中的順磁性、逆磁性等等。熱容量/比熱容：比熱容(SpecificheatCapacity)，用符號C表示，又稱比熱容量，簡稱比熱(specificheat)，是單位質(zhì)量物質(zhì)的熱容量，即單位質(zhì)量物體改變單位溫度時(shí)吸收或放出的熱量。定壓熱容量（比熱容）：在壓強(qiáng)不變的情況下，單位質(zhì)量的某種物質(zhì)溫度升高1K所需吸收的熱量，叫做該種物質(zhì)的“定壓比熱容”，用符號Cp表示，國際制單位是：J/(kg·K)。因?yàn)闅怏w在壓強(qiáng)不變的條件下，當(dāng)溫度升高時(shí)，氣體一定要膨脹而對外作功，除升溫所需熱量外，還需要一部分熱量來補(bǔ)償氣體對外所作的功，因此，氣體的定壓比熱容比定容比熱容要大些。由于固體和液體在沒有物態(tài)變化的情況下，外界供給的熱量是用來改變溫度的，其本身體積變化不大，所以固體與液體的定壓比熱容和定容比熱容的差別也不太大。因此也就不需要區(qū)別了。定容熱容量（比熱容）：在物體體積不變的情況下，單位質(zhì)量的某種物質(zhì)溫度升高1K（開爾文）所需吸收的熱量，叫做該種物質(zhì)的“定容比熱容”以符號Cv表示，國際單位是：J/(kg·K)。熱含量：單位質(zhì)量的物質(zhì)從0°C加熱到T°C所需的熱量稱為該物質(zhì)在T°C時(shí)的熱含量。自由度：熱力學(xué)中，自由度F是當(dāng)系統(tǒng)為平衡狀態(tài)時(shí)，在不改變相對數(shù)目情況下，可獨(dú)立改變的因素（如溫度和壓力），這些變量的數(shù)目叫做自由度數(shù)。例如，液態(tài)水系統(tǒng)，可以在一定范圍內(nèi)任意改變溫度和壓力，仍可保持單相的水不變，則該系統(tǒng)的自由度為2，記作F=2。若系統(tǒng)是液態(tài)水與水蒸氣平衡共存，如果指定溫度，則系統(tǒng)壓力必須等于該溫度下的水的飽和蒸汽壓，否則系統(tǒng)中汽、液兩相就會有一相消失，這時(shí)壓力并不能任意選擇，故自由度數(shù)為1，即F=1。也就是說，若系統(tǒng)保持汽-液共存的相態(tài)不變，溫度和壓力兩者中只能任意變動(dòng)一個(gè)。因此自由度數(shù)實(shí)際上是系統(tǒng)的獨(dú)立變量數(shù)。系統(tǒng)的自由度跟其他變量的關(guān)系F=C-P+n其中F：表示系統(tǒng)的自由度C：系統(tǒng)的獨(dú)立組元數(shù)（numberofindependentcomponent）P：相態(tài)數(shù)目n：外界因素，多數(shù)取n=2，代表壓力和溫度；對于熔點(diǎn)極高的固體，蒸汽壓的影響非常小，可取n=1。[絕熱過程（系統(tǒng)）：熱力學(xué)系統(tǒng)始終不與外界交換熱量，即dQ=0的過程。理想氣體準(zhǔn)靜態(tài)絕熱過程的方程為，其中p、V是理想氣體的壓強(qiáng)、體積，是定壓熱容與定體熱容之比。根據(jù)熱力學(xué)第一定律，在絕熱過程中，系統(tǒng)對外所作的功等于內(nèi)能的減少量。根據(jù)熱力學(xué)第二定律，在可逆的絕熱過程中，系統(tǒng)的熵不變。用良好絕熱材料隔絕的系統(tǒng)中進(jìn)行的過程，或由于過程進(jìn)行得太快，來不及與外界有顯著熱量交換的過程，都可近似地看作絕熱過程。摩爾分?jǐn)?shù)（率）：混合物或溶液中的一種物質(zhì)的物質(zhì)的量與各組分的物質(zhì)的量之和之比，即為該組分的摩爾分?jǐn)?shù)?？梢灾富旌衔镏心骋唤M分的物質(zhì)的量與混合物物質(zhì)的量之和之比；也可以指溶液中溶質(zhì)的物質(zhì)的量與溶質(zhì)溶劑物質(zhì)的量之和之比；經(jīng)常用于氣體混合物中某氣體的物質(zhì)的量與混和氣體中各組分的物質(zhì)的量之和之比。理想氣體常數(shù)：n摩爾理想氣體在絕對溫度T，壓力P下，占有體積V則PV=nRT。此式稱為理想氣體的狀態(tài)方程，式中R即通用氣體常數(shù)，其數(shù)值與氣體種類無關(guān)，只與單位有關(guān)。Rg=R/M，M是摩爾質(zhì)量，Rg是氣體常數(shù)，如氧氣的氣體常數(shù)Rg=8.314/0.032。準(zhǔn)靜態(tài)過程：準(zhǔn)靜態(tài)過程是指系統(tǒng)從一個(gè)平衡狀態(tài)向另一個(gè)平衡狀態(tài)變化時(shí)經(jīng)歷的全部狀態(tài)的總合。過程是系統(tǒng)平衡被破壞的結(jié)果。若系統(tǒng)從一個(gè)平衡狀態(tài)連續(xù)經(jīng)過無數(shù)個(gè)中間的平衡狀態(tài)過渡到另一個(gè)平衡狀態(tài)，即過程中系統(tǒng)偏離平衡狀態(tài)無限小并且隨時(shí)恢復(fù)平衡狀態(tài)，過程均勻緩慢且無任何突變，這樣的過程稱為準(zhǔn)平衡過程或準(zhǔn)靜態(tài)過程。熱力學(xué)系統(tǒng)在變化時(shí)經(jīng)歷的一種理想過程。準(zhǔn)靜態(tài)過程中的每一中間狀態(tài)都處于平衡態(tài)。任何過程進(jìn)行時(shí)必然破壞原來的平衡，使系統(tǒng)處于非平衡態(tài)。熵：在經(jīng)典熱力學(xué)中，可用增量定義為可逆，式中T為物質(zhì)的熱力學(xué)溫度；dQ為熵增過程中加入物質(zhì)的熱量，下標(biāo)“可逆”表示加熱過程所引起的變化過程是可逆的。若過程是不可逆的，則dS>（dQ/T）不可逆。單位質(zhì)量物質(zhì)的熵稱為比熵，記為S。熵最初是根據(jù)熱力學(xué)第二定律引出的一個(gè)反映自發(fā)過程不可逆性的物質(zhì)狀態(tài)參量。熱力學(xué)第二定律是根據(jù)大量觀察結(jié)果總結(jié)出來的規(guī)律，有下述表述方式：①熱量總是從高溫物體傳到低溫物體，不可能作相反的傳遞而不引起其他的變化；②功可以全部轉(zhuǎn)化為熱，但任何熱機(jī)不能全部地，連續(xù)不斷地把所接受的熱量轉(zhuǎn)變?yōu)楣Γ礋o法制造第二類永動(dòng)機(jī)）；③在孤立系統(tǒng)中，實(shí)際發(fā)生過程，總使整個(gè)系統(tǒng)的熵值增大，此即熵增原理。摩擦使一部分機(jī)械能不可逆地轉(zhuǎn)變?yōu)闊?，使熵增加。熱量dQ由高溫（T1）物體傳至低溫(T2)物體，高溫物體的熵減少dS1=dQ/T1，低溫物體的熵增加dS2=dQ/T2，把兩個(gè)物體合起來當(dāng)成一個(gè)系統(tǒng)來看，熵的變化是dS=dS2－dS1>0，即熵是增加的。亂度：即“熵”焓：熱力學(xué)中表征物質(zhì)系統(tǒng)能量的一個(gè)重要狀態(tài)參量，常用符號H表示。對一定質(zhì)量的物質(zhì)，焓定義為H=U+pV，式中U為物質(zhì)的內(nèi)能，p為壓力，V為體積。單位質(zhì)量物質(zhì)的焓稱為比焓，表示為h=u+p/ρ，u為單位質(zhì)量物質(zhì)的內(nèi)能(稱為比內(nèi)能)，ρ為密度，1/ρ為單位質(zhì)量物質(zhì)的體積。焓具有能量的量綱，一定質(zhì)量的物質(zhì)按定壓可逆過程由一種狀態(tài)變?yōu)榱硪环N狀態(tài)，焓的增量便等于在此過程中吸入的熱量。氣體的內(nèi)能是氣體分子微觀運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能，其中包括分子的平移動(dòng)能，分子轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能和分子內(nèi)部的振動(dòng)以及離解等。單原子氣體分子只有平移動(dòng)能，多原子氣體分子除具有平移動(dòng)能外，還有轉(zhuǎn)動(dòng)和振動(dòng)能。在熱力學(xué)溫度1500開以下，振動(dòng)和離解能可忽略不計(jì)，氣體內(nèi)能只包括平移動(dòng)能和轉(zhuǎn)動(dòng)能。這兩部分能量在理論上都正比于熱力學(xué)溫度T。對于完全氣體(在常溫常壓下，空氣與完全氣體很相近)，定壓比熱cp視為常數(shù)，單位質(zhì)量氣體的始等于cp和氣體熱力學(xué)溫度T的乘積，即h=cpT。實(shí)驗(yàn)測定實(shí)際氣體的cp同T和p都有關(guān)系，溫度的影響比壓強(qiáng)要大一些，但影響都不很大。在理論和工程計(jì)算中，cp常被看成常數(shù)。在溫度不太高（如一般熱機(jī)和超聲速飛機(jī)所達(dá)到的溫度)，空氣的cp值通常取為1004.6焦耳/千克·開)。在氣流問題中，氣體的比焓等于氣體內(nèi)能和流動(dòng)功之和，p/ρ等于單位質(zhì)量流體流進(jìn)某流管截面時(shí)反抗壓力所作的功(即流動(dòng)功)。單位質(zhì)量氣體的總能量等于比焓與宏觀流動(dòng)動(dòng)能之和，稱為總比焓，通常以h※表示。在與外界沒有能量交換的氣流中，沿流管氣體的總比焓不變，即為常值?？赡孢^程：某一系統(tǒng)經(jīng)過某一過程，由狀態(tài)（1）變成狀態(tài)（2）之后，如果能使系統(tǒng)和環(huán)境都完全復(fù)原（即系統(tǒng)回到原來的狀態(tài)，同時(shí)消除了原來過程對環(huán)境所產(chǎn)生的一切影響，環(huán)境也復(fù)原），則這樣的過程就稱為可逆過程。反之，如果用任何方法都不能使系統(tǒng)和環(huán)境完全復(fù)原，則稱為不可逆過程。也可簡單理解可逆過程：某過程之后，系統(tǒng)恢復(fù)原狀的同時(shí)，環(huán)境也恢復(fù)了原狀，并且環(huán)境中無任何能量的耗散。特點(diǎn)：（1）可逆過程是以無限小的變化進(jìn)行的，整個(gè)過程是由一連串非常接近于平衡態(tài)的狀態(tài)所構(gòu)成。（2）在反向的過程中，用同樣的手續(xù)，循著原來的過程的逆過程，可以使系統(tǒng)和環(huán)境完全恢復(fù)到原來的狀態(tài)，而無任何耗散效應(yīng)。（3）在等溫可逆膨脹過程中系統(tǒng)對環(huán)境做最大功，在等溫可逆壓縮過程中環(huán)境對系統(tǒng)做最小功。有摩擦的準(zhǔn)靜態(tài)過程是不可逆過程。自然界中與熱現(xiàn)象有關(guān)的一切實(shí)際宏觀過程，如熱傳導(dǎo)、氣體的自由膨脹、擴(kuò)散等都是不可逆過程。注意：不可把不可逆過程理解為系統(tǒng)不能復(fù)原的過程。一個(gè)不可逆過程發(fā)生后，也可以使系統(tǒng)恢復(fù)原態(tài)，但當(dāng)系統(tǒng)恢復(fù)原態(tài)后，環(huán)境必定發(fā)生某些變化！無摩擦的準(zhǔn)