熱力學(xué)狀態(tài)函數(shù) 及其關(guān)系式

熱力學(xué)狀態(tài)函數(shù)及其關(guān)系式

由熱力學(xué)基本定律導(dǎo)出的熱力學(xué)狀態(tài)函數(shù)關(guān)系式很多，這些關(guān)系式在材料熱力學(xué)中具有及其重要的地位。H=U+pVG=H-TSF=U-TSG=F+pV

五個(gè)狀態(tài)函數(shù)U、H、S、F、G，以及可以直接測(cè)量p、V、T、Cp、Cv等函數(shù)，為重要的熱力學(xué)性質(zhì)；其中基本函數(shù)為內(nèi)能U和熵S，具有明確的物理意義，其他H、F、G是基本狀態(tài)函數(shù)的組合。

當(dāng)封閉體系進(jìn)行只做體積功的可逆過(guò)程時(shí)，由第一定律和第二定律可以得出熱力學(xué)基本公式：熵增加原理例1：1mol理想氣體在等溫下通過(guò)：(1)可逆膨脹，(2)真空膨脹，體積增加到10倍，分別求其熵變，并判斷過(guò)程的可逆性。解：（1）可逆膨脹∴（1）為可逆過(guò)程解：（2）真空膨脹∴（2）為不可逆過(guò)程熵是狀態(tài)函數(shù)，始終態(tài)相同熵變也相同。（系統(tǒng)未吸熱，也未做功）例1：1mol理想氣體在等溫下通過(guò)：(1)可逆膨脹，(2)真空膨脹，體積增加到10倍，分別求其熵變，并判斷過(guò)程的可逆性。熱力學(xué)第二定律的本質(zhì)和熵的統(tǒng)計(jì)意義熱力學(xué)第二定律的本質(zhì)QW(無(wú)序)(有序)非自發(fā)自發(fā)

一切自發(fā)變化都是向著混亂程度增大的方向進(jìn)行的，而隔離系統(tǒng)中自發(fā)變化又是向S增加的方向進(jìn)行。因此S是系統(tǒng)的混亂度的一種量度。第一定律體積功可逆過(guò)程微分F=U-TSG=H-TS熱力學(xué)基本公式由于U、H、F、G為狀態(tài)函數(shù)U＝U(S，V)，H＝(S，p)，F(xiàn)＝F(T，V)，G＝G(T，p)ＶＴＰＳ麥克斯維(Ｍamwell)關(guān)系式麥克斯維(Ｍamwell)關(guān)系式應(yīng)用

定義：

由于膨脹系數(shù)αT可以通過(guò)測(cè)量得到，因此可用上兩式得到某溫度下材料的S和H隨壓力的變化。吉布斯-亥姆霍滋(Gibbs-Helmholtz)方程基爾霍夫(Kirchhoff)公式蓋斯定律：化學(xué)反應(yīng)不管是一步完成還是多步完成，其熱效應(yīng)相同。

298K和105Pa熱效應(yīng)，標(biāo)準(zhǔn)反應(yīng)熱。

基爾霍夫公式（定律）：某一化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)隨溫度而變化是由于生成物和反應(yīng)物的熱容不同引起的，熱效應(yīng)隨溫度的變化率等于等壓熱容之和減去反應(yīng)物等壓熱容之和。克勞修斯-克拉配龍(Clausius-Glapeyron)方程兩相平衡：此式稱(chēng)為克勞修斯—克拉佩龍方程。該方程用于研究一級(jí)相變時(shí)壓力對(duì)平衡相變溫度的影響。埃闌菲斯特(Ehrenfest)方程

對(duì)于二級(jí)相變，由于相交時(shí)沒(méi)有墑的突變和體積突變，所以克—克方程將成為dp/dV＝0/0，要研究壓力對(duì)平衡相變溫度的影響，需要用埃闌菲斯特方程。上式稱(chēng)為埃闌菲斯特方程，是二級(jí)相變的基本方程。理查德(Richard)規(guī)則和楚頓(Trouton)規(guī)則

第二章

熱力學(xué)狀態(tài)函數(shù)及其關(guān)系式狀態(tài)函數(shù)關(guān)系式麥克斯韋(Maxwell

)關(guān)系式吉布斯-亥姆霍滋(Gibbs-Helmholtz)方程基爾霍夫(Kirchhoff)公式克勞修斯-克拉配龍(