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关于热力学的读书笔记1、 基本概念： 【1】闭口系统：热力学系统与外界无质量交换的系统。也叫控制质量系统开口系统：热力学系统与外界有物质交换的系统，也叫控制体积系统绝热系统：热力学系统与外界无热量交换的系统。孤立系统：热力学系统和外界无任何能量和物质交换的系统。热力状态反应着工质大量分子热运动的平均特点常有状态参数：压力：P温度：T比体积：v（m3/kg） 内能：U焓：H熵：S与热力系的质量无关，切不可相加的状态参数称为强度参数，如P，T与热力系的质量有关，且可相加的状态参数称为广延参数，如 S，U，H比体积：单位质量的工质所占有的体积温度T：是确定一个系统是否与其他系统处于热平衡的状态函数。温度是热平衡的唯一依据。热力学温度：规定水的气、液、固三相平衡共存的状态点为基准点，27316K功和热量：功是系统与外界之间在力差的推动下，通过宏观有序运动的方式传递能量。换言之。借着做功来传递能量总是和物体的宏观位移有关。热量是系统与外界之间再温差的推动下，通过微观粒子的无序运动的方式传递能量，换言之，借传热来传递能量，不需要有物体的宏观位移循环可分为可逆循环和不可逆循环（按照性质来分）循环可分为正向循环（动力循环）和逆向循环（制冷循环或热泵循环）二：准静态过程、可逆过程与不可逆过程 【1】准静态过程：由一系列连续的平衡态组成的过程成为准静态过程准静态过程实现条件：推动过程进行的势差无限小，以保证系统在任意时刻都无限接近于平衡态 意义： 1、可以用确定的状态参数变化描述过程 2、可以在参数坐标图上用一条连续曲线表示过程 可逆过程实现的充要条件： 过称为准静态过程过程中无任何耗散效应（通过摩擦、电阻、磁组等使功变成热的效应）。也就是说无耗散的准平衡过程为可逆过程三、热力学第一定律 【2】表述：当热能与其他形式的能量相互转换时，能的总量保持不变。 U=Q+W，一个热力学系统的内能增量等于外界向它传递的热量与外界对它所做的功的和。 传递的热量由内能衡量，内能由功衡量。于是这个定律的实质就是：“能”从外界进入系统（以做功的方式，或者以热传递的方式），其量不变（必须还可以由系统返回以证明等价）。也就是说，能量跑来跑去，但量不加变化。这不就是守恒吗？但真正的能量守恒还需要把能量的观念扩大化。 能量守恒定律的发现： 1836，俄国化学家盖斯，一个化学反应，无论分几步完成，放出的总热量相等。 1842，德国科学家迈尔，第一个提出能量守恒思想的人。 law of energy conservation：能量既不会凭空产生，也不会凭空消失，它只能从一种形式转化为另一种形式，或者从一个物体转移到别的物体，在转化或转移的过程中其总量保持不变。对于流动工质，它表示流动工质向流动方向传递的能量中取决于热力状态的那部分能量；对于不流动工质，焓只是一个复合状态参数，无明确的物理意义。 四、 热力学第二定律：【2】表述： 一切与热现象有关的宏观自然过程都是不可逆的。 1850，德国，克劳修斯Clausius：热量不能自发地从低温物体传到高温物体。 热机的工作分为两个阶段，第一个阶段是燃烧燃料，化学能变成内能；第二个阶段是工质（工作物质）对外做功，内能变成机械能。 热机效率=W/Q，总是小于100%。 即使不算任何损耗，工质吸收的热量还是不能全部做功。热机工作过程中必然向低温热库排出热量。 开尔文，1851，表述：不可能从单一热库吸收热量，使之完全变成功，而不产生其他影响。其含义是，机械能可以全部转化为内能，而内能无法全部用来做功以转换成机械能。 违背能量守恒定律的永动机，叫做第一类永动机；违背热力学第二定律的永动机，叫做第二类永动机。之所以叫永动机，可以推知：倘若功全部转化成热，而热又全部用来做功，那么，这样的机械就可以“永远动下去”。. 五、 热力学第三定律： 【2】当系统趋近于绝对温度零度时，系统等温可逆过程的熵变化趋近于零。第三定律只能应用于稳定平衡状态，因此也不能将物质看做是理想气体。绝对零度不可达到这个结论称做热力学第三定律。1906年，德国物理学家能斯特在研究低温条件下物质的变化时，把热力学的原理应用到低温现象和化学反应过程中，发现了一个新的规律，这个规律被表述为：“当绝对温度趋于零时，凝聚系(固体和液体）的熵（即热量被温度除的商）在等温过程中的改变趋于零。”德国著名物理学家普朗克把这一定律改述为：“当绝对温度趋于零时，固体和液体的熵也趋于零。”这就消除了熵常数取值的任意性。1912年，能斯特又将这一规律表述为绝对零度不可能达到原理：“不可能使一个物体冷却到绝对温度的零度。”这就是热力学第三定律。 6、 热力学第二定律的微观解释。【3】 一切自然过程总是沿着分子热运动的无序性增大的方向进行。 无序意味着各处一样，平均，没有差别。扑克牌的例子中，“序”跟我们的规定有关。 有序的程度。更与我们的“规定”有关了。 “借用统计物理的术语来说，我们就是规定了一个宏观态。”规定了一个宏观态，就对应于若干个“微观态”，一个“宏观态”对应的“微观态”比较多，就说这个“宏观态”是比较无序的。 “等概率原理”，不能直接证明。 “有序”就是规定了一个小概率事件。 物理学中用表示一个宏观状态所对应的微观状态的数目。熵用字母S表示。 玻耳兹曼，1877，S 正比于 ln，后来普朗克把它写成：S=kln，其中k叫玻耳兹曼常量。 用熵的概念表述热力学第二定律：一个孤立系统的总熵不会减小。 一个孤立系统的总熵，增长到一定程度，是不是就不再变化了？ 从概率的角度看，如果把每一种可能性视为一个空间，则“有序”只是其中一个很小的空间子集。热力学第二定律所揭示的真理是，在有限的时间之内，所有可能性的空间是不可穷尽的，我们能经验的，是时间裂缝中的大概率可能性空间。这种宏观现象，以热现象为代表，但是对其他随机事件也是适用的。另一方面，如果微观单元，哪怕只有些微的统计偏向性，这种偏向就会导致宏观上非常可观的“有序”表现，“涌现”现象几乎很可能来自这种统计偏向性