热力学符号对照及基本概念

未经允许不得翻阅4/5热力学符号对照表符号代表物理意义（下标）1-9某种状态A面积（Area）A-Z某种化合物或状态a-z化合物摩尔数或多项式系数（aq）溶液（aqeous）d微分C热容量c比热（容）Cp定压热容量Cv定容热容量E能量F力（Force）（下标）f生成（formation）f（x）函数（function）（下标）（g）气体（气相）（gas）H热含量i（F）自由度（下标）i隔绝（绝热）系统l距离（length）（下标）（l）液体/相（liquid）m质量（mass）N摩尔分率n摩尔数P系统压强p外界压强q（系统从外界接受的）能量qr可逆过程中系统从外界接受的能量R理想气体常数S乱度（下标）（s）固体/相（solid）V（系统）体积T（绝对）温度U内能w功（work）wr可逆功∆差值∂偏微分热力学单位对照表单位符号单位表示的物理量atm大气压压强℃摄氏度温度cal热卡（=4.184J）能量g克质量J焦耳（Joule）（=1N·m）能量（国际）K（°K）开（开尔文）温度（热力学温标/国际）kcal千卡能量mol（mole）摩尔物质的量部分热力学定义理想气体：忽略气体分子的自身体积，将分子看成是有质量的几何点；假设分子间没有相互吸引和排斥，分子之间及分子与器壁之间发生的碰撞是完全弹性的，不造成动能损失。这种气体称为理想气体。性质:1.分子体积与气体体积相比可以忽略不计；2.分子之间没有相互吸引力；3.分子之间及分子与器壁之间发生的碰撞不造成动能损失；4.在容器中，在未碰撞时考虑为作匀速运动，气体分子碰撞时发生速度交换，无动能损失；5.理想气体的内能是分子动能之和。*相（非热力学）：相（phase）是系统中结构相同、成分和性能均一，并以界面相互分开的组成部分。多相系统中，不同相之间一定有明显的分界面，越过界面时，物理性质和化学性质将发生突变。相数：系统中相的数目，用符号Φ表示。相态：相态也就是物质的状态（或简称相，也叫物态），指一个宏观物理系统所具有的一组状态。一个态中的物质拥有单纯的化学组成和物理特性（如密度、晶体结构、折射率等）。最常见的物质状态有固态、液态和气态，俗称「物质三态」。少见一些的物质状态包括等离子态、夸克-胶子等离子态、玻色-爱因斯坦凝聚态、费米子凝聚态、酯膜结构、奇异物质、液晶、超液体、超固体、和磁性物质中的顺磁性、逆磁性等等。热容量/比热容：比热容(SpecificheatCapacity)，用符号C表示，又称比热容量，简称比热(specificheat)，是单位质量物质的热容量，即单位质量物体改变单位温度时吸收或放出的热量。定压热容量（比热容）：在压强不变的情况下，单位质量的某种物质温度升高1K所需吸收的热量，叫做该种物质的“定压比热容”，用符号Cp表示，国际制单位是：J/(kg·K)。因为气体在压强不变的条件下，当温度升高时，气体一定要膨胀而对外作功，除升温所需热量外，还需要一部分热量来补偿气体对外所作的功，因此，气体的定压比热容比定容比热容要大些。由于固体和液体在没有物态变化的情况下，外界供给的热量是用来改变温度的，其本身体积变化不大，所以固体与液体的定压比热容和定容比热容的差别也不太大。因此也就不需要区别了。定容热容量（比热容）：在物体体积不变的情况下，单位质量的某种物质温度升高1K（开尔文）所需吸收的热量，叫做该种物质的“定容比热容”以符号Cv表示，国际单位是：J/(kg·K)。热含量：单位质量的物质从0°C加热到T°C所需的热量称为该物质在T°C时的热含量。自由度：热力学中，自由度F是当系统为平衡状态时，在不改变相对数目情况下，可独立改变的因素（如温度和压力），这些变量的数目叫做自由度数。例如，液态水系统，可以在一定范围内任意改变温度和压力，仍可保持单相的水不变，则该系统的自由度为2，记作F=2。若系统是液态水与水蒸气平衡共存，如果指定温度，则系统压力必须等于该温度下的水的饱和蒸汽压，否则系统中汽、液两相就会有一相消失，这时压力并不能任意选择，故自由度数为1，即F=1。也就是说，若系统保持汽-液共存的相态不变，温度和压力两者中只能任意变动一个。因此自由度数实际上是系统的独立变量数。系统的自由度跟其他变量的关系F=C-P+n其中F：表示系统的自由度C：系统的独立组元数（numberofindependentcomponent）P：相态数目n：外界因素，多数取n=2，代表压力和温度；对于熔点极高的固体，蒸汽压的影响非常小，可取n=1。[绝热过程（系统）：热力学系统始终不与外界交换热量，即dQ=0的过程。理想气体准静态绝热过程的方程为，其中p、V是理想气体的压强、体积，是定压热容与定体热容之比。根据热力学第一定律，在绝热过程中，系统对外所作的功等于内能的减少量。根据热力学第二定律，在可逆的绝热过程中，系统的熵不变。用良好绝热材料隔绝的系统中进行的过程，或由于过程进行得太快，来不及与外界有显著热量交换的过程，都可近似地看作绝热过程。摩尔分数（率）：混合物或溶液中的一种物质的物质的量与各组分的物质的量之和之比，即为该组分的摩尔分数。可以指混合物中某一组分的物质的量与混合物物质的量之和之比；也可以指溶液中溶质的物质的量与溶质溶剂物质的量之和之比；经常用于气体混合物中某气体的物质的量与混和气体中各组分的物质的量之和之比。理想气体常数：n摩尔理想气体在绝对温度T，压力P下，占有体积V则PV=nRT。此式称为理想气体的状态方程，式中R即通用气体常数，其数值与气体种类无关，只与单位有关。Rg=R/M，M是摩尔质量，Rg是气体常数，如氧气的气体常数Rg=8.314/0.032。准静态过程：准静态过程是指系统从一个平衡状态向另一个平衡状态变化时经历的全部状态的总合。过程是系统平衡被破坏的结果。若系统从一个平衡状态连续经过无数个中间的平衡状态过渡到另一个平衡状态，即过程中系统偏离平衡状态无限小并且随时恢复平衡状态，过程均匀缓慢且无任何突变，这样的过程称为准平衡过程或准静态过程。热力学系统在变化时经历的一种理想过程。准静态过程中的每一中间状态都处于平衡态。任何过程进行时必然破坏原来的平衡，使系统处于非平衡态。熵：在经典热力学中，可用增量定义为可逆，式中T为物质的热力学温度；dQ为熵增过程中加入物质的热量，下标“可逆”表示加热过程所引起的变化过程是可逆的。若过程是不可逆的，则dS>（dQ/T）不可逆。单位质量物质的熵称为比熵，记为S。熵最初是根据热力学第二定律引出的一个反映自发过程不可逆性的物质状态参量。热力学第二定律是根据大量观察结果总结出来的规律，有下述表述方式：①热量总是从高温物体传到低温物体，不可能作相反的传递而不引起其他的变化；②功可以全部转化为热，但任何热机不能全部地，连续不断地把所接受的热量转变为功（即无法制造第二类永动机）；③在孤立系统中，实际发生过程，总使整个系统的熵值增大，此即熵增原理。摩擦使一部分机械能不可逆地转变为热，使熵增加。热量dQ由高温（T1）物体传至低温(T2)物体，高温物体的熵减少dS1=dQ/T1，低温物体的熵增加dS2=dQ/T2，把两个物体合起来当成一个系统来看，熵的变化是dS=dS2－dS1>0，即熵是增加的。乱度：即“熵”焓：热力学中表征物质系统能量的一个重要状态参量，常用符号H表示。对一定质量的物质，焓定义为H=U+pV，式中U为物质的内能，p为压力，V为体积。单位质量物质的焓称为比焓，表示为h=u+p/ρ，u为单位质量物质的内能(称为比内能)，ρ为密度，1/ρ为单位质量物质的体积。焓具有能量的量纲，一定质量的物质按定压可逆过程由一种状态变为另一种状态，焓的增量便等于在此过程中吸入的热量。气体的内能是气体分子微观运动的动能，其中包括分子的平移动能，分子转动动能和分子内部的振动以及离解等。单原子气体分子只有平移动能，多原子气体分子除具有平移动能外，还有转动和振动能。在热力学温度1500开以下，振动和离解能可忽略不计，气体内能只包括平移动能和转动能。这两部分能量在理论上都正比于热力学温度T。对于完全气体(在常温常压下，空气与完全气体很相近)，定压比热cp视为常数，单位质量气体的始等于cp和气体热力学温度T的乘积，即h=cpT。实验测定实际气体的cp同T和p都有关系，温度的影响比压强要大一些，但影响都不很大。在理论和工程计算中，cp常被看成常数。在温度不太高（如一般热机和超声速飞机所达到的温度)，空气的cp值通常取为1004.6焦耳/千克·开)。在气流问题中，气体的比焓等于气体内能和流动功之和，p/ρ等于单位质量流体流进某流管截面时反抗压力所作的功(即流动功)。单位质量气体的总能量等于比焓与宏观流动动能之和，称为总比焓，通常以h※表示。在与外界没有能量交换的气流中，沿流管气体的总比焓不变，即为常值。可逆过程：某一系统经过某一过程，由状态（1）变成状态（2）之后，如果能使系统和环境都完全复原（即系统回到原来的状态，同时消除了原来过程对环境所产生的一切影响，环境也复原），则这样的过程就称为可逆过程。反之，如果用任何方法都不能使系统和环境完全复原，则称为不可逆过程。也可简单理解可逆过程：某过程之后，系统恢复原状的同时，环境也恢复了原状，并且环境中无任何能量的耗散。特点：（1）可逆过程是以无限小的变化进行的，整个过程是由一连串非常接近于平衡态的状态所构成。（2）在反向的过程中，用同样的手续，循着原来的过程的逆过程，可以使系统和环境完全恢复到原来的状态，而无任何耗散效应。（3）在等温可逆膨胀过程中系统对环境做最大功，在等温可逆压缩过程中环境对系统做最小功。有摩擦的准静态过程是不可逆过程。自然界中与热现象有关的一切实际宏观过程，如热传导、气体的自由膨胀、扩散等都是不可逆过程。注意：不可把不可逆过程理解为系统不能复原的过程。一个不可逆过程发生后，也可以使系统恢复原态，但当系统恢复原态后，环境必定发生某些变化！无摩擦的准