第一章
Mr.Hope ... 2020-12-28 大约 3 分钟
# 概念
- 孤立系: 与其他物体既没有物质交换也没有能量交换的系统。
- 闭系: 与外界没有物质交换,但有能量交换的系统
- 开系: 与外界既有物质交换,又有能量交换的系统
热力学平衡态: 系统的各种宏观性质在长时间内不发生任何变化。
弛豫时间: 系统由其初始状态达到平衡状态所经历的时间称为弛豫时间。
热平衡定律 (热力学第零定律): 如果物体 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 与 B 进行接触,它们也将处在热平衡。
热力学温标: 不依赖于任何具体物质特性的温标。
# 公式
简单系统的一般物态方程形式为
三个重要的物理量
满足关系
一个重要的推导:
# 功
体积功:
表面功: (液膜有两层)
电介质:
磁介质:
# 声速
式中 称为比体积。
# 理想气体
理想气体的物态方程为 。
更精确的范德瓦尔斯方程形式为
理想气体无相互作用,故:
,称为焦耳系数
对于理想气体来说,满足多方过程 ,同时有 , 也为常量。
# 熵
熵是系统中微观粒子无规运动的混乱程度的亮度。
物体吸热熵变为:
理想气体的熵:
对于理想气体有:
熵增加原理: 经过绝热过程后,系统的熵永不减小。
# 热机与循环
对于等温过程,满足
克劳修斯不等式:
对于工作在两个物质之间的任何热机,满足:
卡诺热机:
制冷机:
# 自由能与吉布斯函数
定义热力学状态函数自由能
在等温等容条件下,系统的自由能永不增加,系统中发生的不可逆过程总是朝着自由能减少的方向进行的。
定义热力学状态函数吉布斯 (Gibbs) 函数
等温等压条件下,系统的吉布斯函数用不增加,系统中发生的不可逆过程总是朝着吉布斯函数减少的方向进行的。
# 习题
由理想气体的物态方程推导出理想气体的 , , 。
证明物态关系满足
如果认为固体和液体在一定范围内可以把 和 视为常量,则有: