热力学基本定律课件

第一章热力学的基本规律主要内容热力学基本概念、平衡态的描述、物态方程(第1-3节),热力学第一定律及相关物理量、应用(第4-9节),热力学第二定律及引出的定理等(第10-13节),热力学定律引出的热力学基本方程、熵和熵增加原理、热二定律的数学表述、自由能和吉布斯函数等(第14-18节)。§1-1热力学系统的平衡态及其描述系统与外界热力学系统:由大量微观粒子组成的宏观物质系统(即研究对象)。外界:与系统发生相互作用的其它物质。系统孤立封闭开放物质交换无无有能量交换无有有气体系统孤立系统粒子数N不变、能量E不变。封闭系统H≠0粒子数N不变、能量E可变。开放系统粒子数N可变、能量E可变、平衡态定义孤立系统达到的宏观性质不随时间发生变化的状态,称为热力学平衡态。口弛豫时间:系统由其初始状态达到平衡状态所经历的时间口热动平衡:一切宏观变化停止,热运动未停止,只是平均效果不变。口涨落:宏观物理量围绕平均值的微小起伏,在热力学中可忽略,统计物理中要考虑(本课程不学习)口非孤立系平衡态:系统+外界=孤立系统口系统的稳恒态不一定是平衡态。、平衡态的描述状态参量:描述平衡态的独立自变量(独立、宏观量)。状态函数:表示为状态参量的函数的其他宏观量。如一定质量的理想气体(简单系统),压强和体积可独立改变,(P,V为状态参量,温度可以表示为T=f(P,V=PV/nR,一组(P,V值对应PV图上的一个平衡态(一点)。力学参量(如压强P、表面张力o)几何参量(如体积V、面积S)状态参量的分类化学参量(如质量m、物质的量n)电磁参量(如电场强度E、磁场强度H)、相及单、复相系平衡态的描述相:系统中物理化学性质均匀的部分、单相系描述均匀系,用其状态参量描述3、复相系描述非均匀系,各相用自己的状态参量进行描述,但各相状态参量间不是完全独立的。例如化学参量,各相物质的量之和不变。第四章将涉及此。四、非平衡态的描述局域平衡假设。非平衡态相关内容本课程中不进行讲授,有兴趣的可自学§1-2热平衡定律与温度热平衡定律(热力学第零定律)热平衡(P67)?物体A和物体B各自与处在同一状态的物体C达到热平衡,若令A和B进行热接触,它们也将处在热平衡。(经验)温度热平衡定律温度温度:处于热平衡的系统,分别存在一个态函数,其值相等,定义为温度。(温度态函数的存在可数学证明,见P2)温度的物理意义:表示物体的冷热程度,微观上反映热运动的剧烈程度热平衡定律_→温度计三、温标(Pg)§1-3物态方程物态方程平衡态下的热力学系统存在状态函数温度。物态方程给出温度与状态参量之间的函数关系(简单系统)f(V7=O在p、V、T三个状态参量之间一定存在某种关系,即其中个状态参量是其它两个状态参量的函数,如Tp,V对于一般系统物态方程则可以表示为f-,>2D口只有均匀系才有统一的物态方程口热力学中物态方程由实验确定。口研究意义:反映了热现象的规律之一;热力学研究方法之把不可测量用可测量表示。物态方程相关的几个物理量体胀系数:在压强不变时,温度升高1K所引起的物体体积相对变化压强系数