2022-2023學(xué)年高中物理競賽課件：熱力學(xué)基礎(chǔ)知識

熱力學(xué)基礎(chǔ)知識§1.1熱力學(xué)系統(tǒng)、狀態(tài)與過程一、系統(tǒng)與外界(熱力學(xué))系統(tǒng):由大量微觀粒子（分子、原子等）組成,作為我們的宏觀物質(zhì)系統(tǒng)研究對象.外界:與系統(tǒng)發(fā)生相互作用的其他物體。有無能量交換有無物質(zhì)交換系統(tǒng)種類無無孤立系有無封閉系有有開放系系統(tǒng)的分類:本節(jié)要求：掌握熱力學(xué)平衡態(tài)和狀態(tài)參量等概念

掌握系統(tǒng)和狀態(tài)參量的分類掌握準(zhǔn)靜態(tài)過程的概念

二、系統(tǒng)狀態(tài)與狀態(tài)參量1,

系統(tǒng)狀態(tài):由宏觀性質(zhì)所確定的系統(tǒng)宏觀狀態(tài)微觀狀態(tài):由系統(tǒng)內(nèi)大量分子的速度和位置所確定的狀態(tài)2,

(熱力學(xué))平衡態(tài):在不受外界影響的條件下，系統(tǒng)的宏觀性質(zhì)不隨時間變化的狀態(tài)系統(tǒng)處于平衡態(tài)的條件:(1)力學(xué)平衡條件;(2)熱平衡條件;(3)相平衡條件;(相:物理性質(zhì)均勻的部分)(4)化學(xué)平衡條件平衡態(tài)是熱動平衡平衡態(tài)是理想概念3,狀態(tài)參量:描述系統(tǒng)平衡態(tài)的幾個相互獨(dú)立的物理量分類:幾何參量,力學(xué)參量,(簡單系統(tǒng),p-v系統(tǒng))化學(xué)參量,電磁參量廣延量：具有可加性（如體積、質(zhì)量）

強(qiáng)度量：不具可加性（如壓強(qiáng)、溫度、密度等）態(tài)函數(shù):系統(tǒng)其它宏觀量可表為狀態(tài)參量的函數(shù)以p-v系統(tǒng)為例:三、熱力學(xué)過程1,馳豫時間；從非平衡態(tài)發(fā)生到再到達(dá)平衡態(tài)所經(jīng)歷的時間2,熱力學(xué)過程是連續(xù)變化的非平衡態(tài)組成的3,準(zhǔn)靜態(tài)過程:由一系列近似視為平衡態(tài)組成的熱力學(xué)過程.①理想化的,無限緩慢②可用狀態(tài)參量描述過程,可用熱力學(xué)坐標(biāo)圖上的過程曲線來描述§1.2熱平衡定律及溫度一、熱平衡定律(熱力學(xué)第零定律）CABCAB本節(jié)要求：（1）理解熱平衡定律；

（2）溫度的概念以及幾種溫標(biāo)。1,幾個概念：熱平衡，絕熱壁，透熱壁，熱接觸2,定律內(nèi)容：如果兩個物體各自與第三個物體達(dá)到熱平衡，它們彼此也處在熱平衡.3,熱平衡定律是經(jīng)驗(yàn)的總結(jié)，不是邏輯的推理！二、態(tài)函數(shù)溫度用熱平衡定律證明態(tài)函數(shù)溫度的存在假設(shè)A,B,C是簡單系統(tǒng),平衡態(tài)只需2個狀態(tài)參量來描述B與C平衡，有：由熱平衡定律，A與B平衡，故：若A與C平衡，則有：存在著態(tài)函數(shù)用來表征系統(tǒng)熱平衡狀態(tài)下的特征，經(jīng)驗(yàn)表明，這就是系統(tǒng)的溫度。三.溫標(biāo):

一套具體給出溫度值的方法2.理想氣體溫標(biāo)：1.經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)：以某物質(zhì)的某一屬性隨冷熱程度的變化為依據(jù)而確定的溫標(biāo)測溫物質(zhì),測溫屬性,定標(biāo)方程,定標(biāo)點(diǎn)經(jīng)驗(yàn)溫標(biāo)測得的溫度值與測溫物質(zhì)有關(guān)Ptr/(133.3224Pa)373.0373.2374.02004006008001000T(p)=373.15KT(p)H2N2O2空氣依賴于所有氣體的共性在理想氣體可以使用的范圍內(nèi)，理想氣體溫標(biāo)與熱力學(xué)溫標(biāo)是一致的。LordKelvin提出熱力學(xué)定律的開爾文表述,還以經(jīng)典物理的“兩朵烏云”說法而聞名3.熱力學(xué)溫標(biāo)：開爾文在第二定律基礎(chǔ)上引入的,不依賴任何具體物質(zhì)特性,§1.3物態(tài)方程本節(jié)要求:（1）掌握物態(tài)方程的定義及三個系數(shù)；

（2）理想氣體和范德瓦爾氣體的物態(tài)方程；

（3）了解固體和液體物態(tài)方程。物態(tài)方程：處于平衡態(tài)的某種物質(zhì)的熱力學(xué)參量（如壓強(qiáng)、體積、溫度）之間所滿足的函數(shù)關(guān)系平衡態(tài)，簡單系統(tǒng)，可任?。矀€作狀態(tài)參量，而將第三個作為其函數(shù)由實(shí)驗(yàn)直接測定或應(yīng)用幾個可直接測量的量，由熱力學(xué)關(guān)系導(dǎo)出。依據(jù)具體物質(zhì)的性質(zhì)，建立微觀模型，應(yīng)用統(tǒng)計物理理論導(dǎo)出。實(shí)驗(yàn)方法：理論方法：一．三個系數(shù)二.理想氣體的物態(tài)方程：討論：一定質(zhì)量Ｍ，任意兩個平衡態(tài)和的狀態(tài)參量之間的關(guān)系保持體積不變：根據(jù)理想氣體的溫標(biāo)定義有：保持溫度不變：根據(jù)玻－馬定律有：阿氏定律：在溫度和壓強(qiáng)相同條件下，１mol任何氣體的體積都相同標(biāo)準(zhǔn)條件下為22.4升理想氣體的物態(tài)方程三.混合理想氣體的物態(tài)方程：道爾頓分壓定律：混合氣體的壓強(qiáng)等于各組分分壓強(qiáng)之和各組分分壓強(qiáng):與混合氣體具有相同T和V而單獨(dú)存在時的壓強(qiáng)

四.實(shí)際氣體的物態(tài)方程：1,范德瓦爾氣體方程: