热力学总复习提纲

导言热力学和统计物理学的任务：研究热运动的规律，研究与热运动有关的物性及宏观物质系统的演化热力学是热运动的宏观理论，通过对热现象的观测、实验和分析，人们总结出热现象的基本规律。

统计物理学是热运动的微观理论，统计物理学从宏观物质系统是由大量微观粒子所构成这一事实出发，认为物质的宏观性质是大量微观粒子的性质的集体表现，宏观物理量是微观物理量的统计平均值。

热力学和统计物理学研究方法是不同的：热力学是热运动的宏观理论。

它以由观察和实验总结出的几个基本定律为基础，经过严密的数学推理，来研究物性之间的关系。

统计物理学是依据微观粒子遵循的力学规律，找出由大量粒子组成的系统在一定的宏观条件下所遵从的统计规律，并用概率统计的方法求出系统的宏观性质及其变化规律。

第一章 热力学的基本规律1、物态方程（理想气体物态方程、范氏方程）理想气体物态方程：nRT V =p （n 表示的是mol 数）范式方程：()nRT nb V V an =-⎪⎪⎭⎫⎝⎛+22p （n 表示的是mol 数）2、热力学第一定律文字表述、数学表述、实质文字表述：（1）第一类永动机是不可能实现的 （2）能量守恒定律，即自然界一切物质都具有能量，能量有各种不同的形式，可以从一种形式转化为另一种形式，从一个物体传递到另一个物体，在传递和转化中能量的数量不变数学表述：ΔQ W U +=在绝热条件下，Q =0：Δ绝热W U =而在绝功条件下，W =0:Δ绝功Q U =实质：能量守恒和转换原理在热力学中的具体体现3、热容量：等容热容量、等压热容量（3种表示，分别用热量、熵、内能焓）等容热容量：V T U C ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=v (热量表示) V V T S T C ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=(熵) VVT H C ⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=（内能焓表示） 等压热容量：p p p ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=T V T U C P (热量表示) p p ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=T H C （内能焓表示） pp ⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=T S T C (熵) 4、理想气体的内能只是温度的函数（掌握自由膨胀实验特点：迅速，来不及与外界交换热量；向真空膨胀，外压为0的膨胀，所以系统不对外做功）理想气体内能函数的积分表达式为：⎰+=0v d U T C U 理想气体的焓为：RT U V U H n p +=+=理想气体的焓的积分表达式为：⎰+=0p d H T C H 理想气体的等压热容量与等容热容量之差：R C C n -v p = 等压热容量与等容热容量之比：vp C C =γ 1-n 1-n v γγγRC R C P ==∴， 5、理想气体的绝热过程，过程方程理想气体准静态绝热过程的微分方程：0d p dp 0pd dp =+=+VVV V γγ或理想气体的温度在过程中变化不大，可以把γ看做常数。

复习提要第一章 热力学的基本规律热力学的状态描述和物态方程：⎧⎧⎪⎪⎧⎪⎨⎨⎨⎪⎩⎩⎪⎪⎩孤立系统： 系统闭系非孤立系统开系外界⎧⎪⎧⎪⎪⎪⎪⎪⇒⇒→⎨⎨⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎩静态（稳恒态） 热平衡力学平衡平衡态热力学平衡热动平衡相平衡化学平衡非平衡态⎧⎫⎪⇒⎨⎬⎪⎭⎩内参量状态参量相互之间的关系物态方程外参量 ⎧⎫⎪⎪⇒⎨⎬⎪⎪⎭⎩膨胀系数压力系数引进了循环公式压缩系数 §2 热力学第零定律−−−−→→→+物态方程第零定律温度温度计温标(三个要素）§3 热力学第一定律()⇒功的概念两个例子活塞做功、电场做功i dX ⇒∑i i外界对系统做功的广义公式dw=Y ↔功:外界系统的能量交换(单位：焦耳）热量的概念：系统与系统之间传递的能量，单位为卡。

是一个过程量，不属于某一个系统。

绝热过程：系统与外界没有热量交换的过程。

内能：系统内无规热运动能量的度量。

是指在绝热过程中，外界对系统做功的多少仅与系统的初态和终态有关，与过程的路径无关。

n T ⎧⎪⎪⎨⎪⎪⎩(1):表示系统内无规热运动能量的度量 (2):是相对量，可表示为给定能量值加一个常数U+U 内能(四点)(3):是系统的状态函数，简称态函数 (4):过程中系统的内能可表示和的函数（公式1.21）⎧⎪⎨⎪⎩能量转化和守恒定律热力学第一定律两种表述数学表达式(dU=dQ+dW)§4 热容量、焓、绝热方程、卡诺循环⎧⎪⎧⎫⎨⎨⎬⎪⎩⎭⎩定义和数学表达式热容量定容热容量是一个过程量他们之间的关系定压热容量H=U+pV ⎧⎪⎨⎪⎩物理意义焓焓的定义式：是状态函数⎧⎨⎩焓是定压条件下引入的概念 内能是在绝热过程引入的概念 绝热方程：P V C C r C ⎛⎫== ⎪⎝⎭rPV ， 物态方程：PV RT ='2:T ηη⎧⎪⎪⎪⎨⎪⎪=⎪⎩12112定义T -T 卡诺循环热机效率:=T 逆卡诺循环的工作系数T -T§5 热力学第二定律⎧⎨⎩系统状态变化方向定律热力学第二定律开氏描述和克劳休斯描述 卡诺定理和卡诺热机及其效率：121T T T η-=（理想气体）。

热力学提纲热力学初步第一节热力学基本概念一、体系1．敞开体系；2．封闭体系；3．孤立体系。

二、环境三、状态及状态函数四、过程与途径五、广度（容量）性质及强度性质六、热力学第一定律，热和功七、化学反应的热效应(Q P Q v )、焓(H)1. 反应热（化学反应的热效应）2.焓（H）3.等压反应热（Q p）4.等容反应热5.ΔH的物理意义6. Q p与Q v之间的关系7. 适用条件8.反应热的测定9.热化学方程式10. 热力学标准态11．反应的焓变12．标准摩尔生成焓第二节盖斯定律，标准生成焓和反应热计算1. 盖斯定律2．应用条件3.①熔解热：②无限稀释溶液③离子生成热4.焓变的计算公式5.利用标准焓可计算某一化学反应的反应热6. 由燃烧热计算反应热7.键焓第三节过程的自发性, 熵, 热力学第二、三定律一、过程的自发性二、熵与熵变三、熵变与过程的方向1.热温熵2.熵的应用3．热力学第二定律4．⊿r H m&，⊿r S m&对反应自发性的影响5．结论第四节自由能与化学反应进行的方向一、自由能函数的定义二、吉布斯-赫姆霍兹方程三、标准生成自由能⊿f G m&四、化学反应中过程自由能变⊿f G m&的计算五、热力学函数的变化五、反应自发性的判断第五节热力学函数的计算及初步应用一、几个热力学函数二、计算及应用三、电池电动势与化学反应Gibbs自由能1、电池电动势与化学反应Gibbs自由能的关系2、电池标准电动势和平衡常数例1：用弹式量热计测得298K时，燃烧1mol正庚烷的恒容反应热为- 4807.12 kJ.mol-1,求其Qp值。

例2: 在101.3 kPa条件下，373 K时，反应2H2(g)+ O2(g) ==== 2H2O(g) 的等压反应热是- 483.7 kJ.mol–1，求生成1mol H2O（g）反应时的等压反应热Q P及恒容反应热Q V。

例3:计算CaCO3(s) =CaO(s) + CO2 (g)反应的热效应。

工程热力学复习提纲一、基本概念工质:实现能量转化的媒介物质热力系统：人为分隔开来作为热力学研究的对象称为热力学系统。

闭口系统：与外界只有能量交换，没有物质交换的系统。

开口系统：既有能量交换，也有物质交换。

绝热系统：该系统在分界面上与外界不存在热量交换，但可以有功量和物质交换。

孤立系统：与外界没有能量和物质交换。

热力状态：热力学系统在某一瞬间所处的某种宏观物理状态。

平衡状态：不受外界影响的条件下，系统的宏观性质不随时间改变。

状态参数：用来描述工质所处热力状态的一些宏观物理特征量。

基本状态参数：压力、温度和比体积三个参数称为基本状态参数。

温度：物体冷热程度的表现热力学第零定律：当系统C同时与系统A和B处于热平衡，则系统A和B也彼此热平衡压力：沿垂直方向上在单位面积上的作用力。

相对压力：压力仪表显示的压力就是相对压力比容：单位质量的物质所占有的容积称为比容准静态过程：假设系统所经历的每一个状态都无限接近平衡状态，该过程称为准静态过程。

可逆过程：如果系统完成某一个过程之后，可以再沿原来的路径回复到起始状态，并使相互作用中涉及的外界也恢复到原来状态，而不留下任何变化。

膨胀功：由系统容积变化和外界发生作用而传递的功称膨胀功及压缩功热量：热力系统与外界之间由于温度不同而通过外界传递的热量。

热力循环：工质从某一初态出发，经过一系列的中间过程又回到初态。

简单可压缩系：如果可压缩系统与外界只有压缩功或膨胀功交换的系统理想气体：忽略气体分子自身体积，将分子看成是质量的几何点，不计分子势能，无动能损失。

比热：单位质量物质的热容量比定容热容：物体体积不变的情况下，单位质量的某种物质温度升高1K所吸收的能量（比热容）。

比定压热容：物体压力不变的情况下，单位质量的某种物质温度升高1K所吸收的能量。

道尔顿分压定律：理想气体混合物的总压力等于各组元气体的分压力之和热力学第一定律:热能在与其他形式能量相互转换时，能的总量保持不变。

第一章基本概念及定义1、热力系统（开口、闭口；绝热、孤立），区分定义，相互关系2、区分过程量和状态量。

3、平衡状态（注意区分与均匀和稳定状态的关系）、准平衡过程、可逆过程4、总能的概念如：U、H，比参数u，h5、热效率的定义式，正向循环和逆向循环。

6、工质的内可逆过程。

第二章热一定律1、热力学第一定律的表达式。

2、会利用开口系统能量方程解决实际问题（如充气问题、热力设备（汽机等））第三章气体和蒸气的性质1、理想气体状态方程2、R，Rg的意义及关系。

3、比热容的定义及特性4、水、水蒸气的各种状态，干度定义第四章气体和蒸气的基本热力过程1、p-v图和T-s图上各种热力过程的关系。

能量的变化关系及其判据。

119页图4-72、水蒸气的基本热力过程在p-v图和T-s图上的表示，如等温、等压等。

3、等压过程的焓变就等于换热量，等容过程热力学能变化量等于该过程换热量4、给定多变系数，会将各种热力过程绘制到pv图和Ts图上。

并能指出功和热的面积，判断吸热放热；以及内能、焓的变化等。

5、理想气体的内能和焓是温度的单值函数，指的是比参数。

第五章热二定律1、熵是状态量，与过程无关；熵变与可逆过程还是不可逆的关系。

2、深刻理解卡诺定理、热力学第二定律：卡诺定理的两个推论，是不是所有可逆循环的热效率都等于卡诺循环？熟悉开氏表述和克氏表述。

3、热熵流表达式，与总熵和熵产关系。

4、熵定义式，及其适用条件。

5、熵方程的应用。

第七章气体与蒸气的流动喷管的形状选择与那些因素有关？背压对喷管性能有何影响？温度有何变化规律和影响？第八-十二章1、压气机，实际过程与理想过程的关系，采用级间冷却，多级压缩的好处？在图上如何表示2、蒸气压缩式制冷和空气压缩式制冷的联系与区别，蒸气压缩式制冷的优点，装置上的区别及原因。

3、朗肯循环及其再热循环原理及在T-s图上表示。

4、汽油机与柴油机循环的区别。

及各自在p-v和T-s图上的表示。

5、湿空气温度与吸湿能力的关系，会解释现象，要有相关表达式。

《热力学与统计物理》复习提纲第一章热力学的基本定律基本概念：平衡态、热力学参量、热平衡定律温度，三个实验系数（α，β，Tκ），物态方程、功，热力学第一定律（数学表述式）热容量（C，C V，C p的概念及定义），理想气体的内能，绝热过程及特性，热力学第二定律（文字表述、数学表述），热力学基本微分方程表述式，熵增加原理。

第二章均匀物质的热力学性质基本概念：焓（H），自由能F，吉布斯函数G的定义，全微公式，麦克斯韦关系（四个）及应用、能态公式、焓态公式，节流过程的物理性质，焦汤系数定义及热容量（Cp）的关系，绝热膨胀过程及性质，特性函数F、G。

综合运用：重要热力学关系式的证明，由特性函数F、G求其它热力学函数（如S、U、物态方程）第三章、第四章单元及多元系的相变理论该两章主要是掌握物理基本概念：热动平衡判据（S、F、G判据），单元复相系的平衡条件，多元复相系的平衡条件，多元系的热力学函数及热力学方程，一级相变的特点，吉布斯相律，热力学第三定律标准表述。

统计物理部分第六章近独立粒子的最概然分布基本概念：能级的简并度，μ空间，运动状态，代表点，三维自由粒子的μ空间，相格，量子态数，非简并性条件。

等概率原理，对应于某种分布的玻尔兹曼系统、玻色系统、费米系统的微观态数的计算公式，最概然分布，玻尔兹曼分布律，单粒子配分函数Z1，，f s，P l，P s的概念，经典配分函数，麦克斯韦速度分布律。

综合运用：能计算在体积V内，在动量范围P→P+dP内，或能量范围ε→ε+dε内，粒子的量子态数；了解运用最可几方法推导三种分布。

第七章玻尔兹曼统计1.基本概念：熟悉U、广义力、物态方程、熵S的统计公式，乘子α、β的意义，玻尔兹曼关系，能量均分定理，爱因斯坦的固体比热理论的内容和结论。

综合运用：能运用玻尔兹曼经典分布计算理想气体的配分函数内能、物态方程和熵；能运用玻尔兹曼分布计算谐振子系统（已知能量ε＝（n+21）ω ）的配分函数、内能和热容量。

复习大纲绪论重点：了解工程热力学的主要内容及研究方法第一章基本概念及定义重点：工质热力系统、边界、热力系统的类型工质的热力学状态、参数 6个基本状态参数状态方程、坐标图平衡状态、准平衡（静态）过程过程功和热量、热力循环第二章热力学第一定律重点：实质热力学能、总能、推动功流动功、焓第一定律的基本能量方程热量的符号、功量的符号开、闭口系统能量方程第三章气体和蒸气的性质重点：理想气体状态方程比热容、热力学能、焓和熵水蒸汽1点2线3区 5态第四章气体和蒸气的基本热力过程重点：可逆多变过程、定温、定压、定容、定熵过程综合分析第五章热力学第二定律重点：表述卡诺循环克劳休斯积分熵方程孤立系统熵增原理火用第六章实际气体的性质及热力学一般关系式一般了解：范德瓦尔方程对应态原理通用压缩因子图麦克斯韦关系热系数热力学能、焓和熵、比热容的一般关系式第七章气体与蒸气的流动重点：稳定流动的基本方程：连续性方程、能量方程、过程方程、声速方程滞止参数的意义及其计算促使流速改变的条件：力学条件几何条件喷管形状的确定及计算临界压力比背压变化对喷管流动、出口参数的影响第八章压气机的热力过程重点：余隙容积产生、影响多级压缩、中间冷却第九章气体动力循环重点：混合加热理想循环热效率定压、定容加热理想循环热效率比较及分析燃气轮机装置循环热效率提高燃气轮机循环热效率的措施第十章蒸汽动力装置循环重点：朗肯循环由来热效率分析再热循环热效率回热循环热效率第十一章制冷循环重点：压缩空气制冷循环组成、设备、制冷系数压缩蒸汽制冷循环组成、设备、制冷系数两种循环的异同热泵循环第十二章理想气体混合物及湿空气重点：混合气体分压力、分体积定律成分：质量分数、摩尔分数、体积分数，三者的关系湿空气、干空气饱和、不饱和、露点相对湿度、含湿量干、湿球温度h-d图及其应用复习题(题中涉及的有关水蒸汽的数据，考试时均会给出，不用自己查表。

复习题中所需要的数据，需要自己找相关图表查数）习题：课本上的例题、课后思考题、留的作业题第一章基本概念及定义1、热力平衡状态2、准静态过程3、热力系统4、功量与热量第二章热力学第一定律1、热力学第一定律2、技术功3、课后思考题2-4、2-5.（P56）4、一蒸汽锅炉每小时生产P1 = 20 bar , t1= 350℃的蒸汽10吨,设锅炉给水温度t2= 40℃，锅炉效率ηK = 0．78，煤的发热值QL= 29700 KJ/Kg，求锅炉的耗煤量。

热力学初步第一节热力学基本概念一、体系1．敞开体系；2．封闭体系；3．孤立体系。

二、环境三、状态及状态函数四、过程与途径五、广度（容量）性质及强度性质六、热力学第一定律，热和功七、化学反应的热效应(Q P Q v )、焓(H)1. 反应热（化学反应的热效应）2.焓（H）3.等压反应热（Q p）4.等容反应热5.ΔH的物理意义6. Q p与Q v之间的关系7. 适用条件8.反应热的测定9.热化学方程式10. 热力学标准态11．反应的焓变12．标准摩尔生成焓第二节盖斯定律，标准生成焓和反应热计算1. 盖斯定律2．应用条件3.①熔解热：②无限稀释溶液③离子生成热4.焓变的计算公式5.利用标准焓可计算某一化学反应的反应热6. 由燃烧热计算反应热7.键焓第三节过程的自发性, 熵, 热力学第二、三定律一、过程的自发性二、熵与熵变三、熵变与过程的方向1.热温熵2.熵的应用3．热力学第二定律4．⊿r H m&，⊿r S m&对反应自发性的影响5．结论第四节自由能与化学反应进行的方向一、自由能函数的定义二、吉布斯-赫姆霍兹方程三、标准生成自由能⊿f G m&四、化学反应中过程自由能变⊿f G m&的计算五、热力学函数的变化五、反应自发性的判断第五节热力学函数的计算及初步应用一、几个热力学函数二、计算及应用三、电池电动势与化学反应Gibbs自由能1、电池电动势与化学反应Gibbs自由能的关系2、电池标准电动势和平衡常数例1：用弹式量热计测得298K时，燃烧1mol正庚烷的恒容反应热为- 4807.12 kJ.mol-1,求其Qp值。

例2: 在101.3 kPa条件下，373 K时，反应2H2(g)+ O2(g) ==== 2H2O(g) 的等压反应热是- 483.7 kJ.mol–1，求生成1mol H2O（g）反应时的等压反应热Q P及恒容反应热Q V。

例3:计算CaCO3(s) =CaO(s) + CO2 (g)反应的热效应。