《热力学》课程内容小结
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热力学总结及学习感想热力学是研究物质的热现象和能量转化规律的科学。
它是物理学的一个重要分支,对于理解和解释自然界的很多现象有着重要的作用。
在我的学习过程中,我对热力学的理解和认识也在不断深化,并从中获得了一些宝贵的学习感悟。
首先,热力学是一个极其广泛且基础的科学领域。
它涉及到宏观的热现象和微观粒子的运动规律,研究范围涵盖了自然界的许多领域,如热传导、热辐射、相变等。
同时,热力学是很多学科的基础,如化学、材料科学、能源工程等。
因此,学习热力学不仅可以加深对物理学的理解,还可以为其他学科的学习奠定基础。
其次,热力学的基本概念和定律是学习的重点和难点。
热力学的基本概念包括内能、温度、压强、热容等,这些概念是理解热力学定律和计算的基础。
热力学的基本定律有热力学第一定律、热力学第二定律和热力学第三定律,它们描述了能量守恒、热传递方向和温度的特性等基本规律。
在学习过程中,我通过反复理解和推导这些概念和定律,逐渐加深了对其含义和应用的认识。
热力学的学习也需要通过例题和实例来加深理解。
热力学问题通常需要通过数学计算和分析来解决,因此掌握了热力学的理论基础后,需要通过例题和实例来进行实际应用和练习。
在我的学习过程中,我通过做大量的习题和实验,不断巩固和提高自己的计算和分析能力。
这些实际应用和实验也帮助我更好地理解了热力学的概念和定律,并将其与实际问题相结合。
另外,热力学的学习也需要注重理论和实践的结合。
热力学是实验科学,理论和实验经验是相互依存的。
在学习过程中,我不仅关注热力学的理论体系,也会关注实验验证和应用。
通过参与实验和观察实验现象,我能够更好地理解热力学定律和规律,并将其应用于实际问题中。
同时,理论知识也能够帮助我分析实验数据和实验现象,从而获得更深刻的认识和理解。
最后,热力学的学习需要耐心和坚持。
热力学是一个相对抽象和复杂的学科,学习过程中会遇到很多困难和挑战。
但只要我们保持耐心和坚持不懈,相信一定能够克服困难并取得进步。
热工基础的期末总结一、热力学部分1. 热力学基础知识的学习热力学是研究热能与其他形式能量之间相互转化和传递的一门学科。
在学习过程中,我通过课堂的学习、书籍和网上资料的查阅,对热力学的基本概念、热力学系统和热力学性质等方面有了初步的了解。
2. 热力学基本定律热力学基本定律是热力学的核心内容,也是热工基础的重点。
本课程主要学习了热力学的三大基本定律:热力学第一定律、热力学第二定律和热力学第三定律。
通过对这些定律的学习和应用,我能够分析和计算热力学系统的能量转移和能量转化过程。
3. 热力学过程和热力学循环热力学过程是指系统在一定条件下发生的能量传递和物理性质发生变化的过程。
热力学循环是指系统在一定路径下变化,最终回到初始状态的过程。
通过学习这些内容,我能够对热力学过程和热力学循环进行分析和计算,从而了解能量转移和物理性质变化的规律。
4. 热力学性质的计算热力学性质是指描述系统热力学状态和性质的量,如温度、压力、体积等。
在学习过程中,我学习了热力学性质的计算方法,如状态方程、热容、焓、熵等。
通过对热力学性质的计算,我能够确定系统的热力学状态和性质。
二、传热学部分1. 传热学的基本概念和模型传热学是研究热量如何从高温区向低温区传递的学科。
在学习过程中,我学习了传热学的基本概念和模型,如传热方式、传热模型和传热原理等。
2. 传热方式和传热模型传热方式是指热量传递的途径,主要包括传导、对流和辐射。
传热模型是指用来描述传热过程的数学模型,如传热定律和传热方程等。
在学习过程中,我对这些内容进行了深入的学习和了解。
3. 传热计算方法在传热学中,计算方法是非常重要的,主要包括传热计算和传热换热器的计算。
传热计算是指通过传热方程和传热模型对传热过程进行计算和分析。
传热换热器的计算是指对传热器的传热性能和换热器的几何参数进行计算和设计。
通过学习和掌握这些计算方法,我能够对传热系统进行分析和设计。
三、实践操作在本学期的热工基础课程中,我还进行了一些实践操作和实验课程。
热力学知识点小结热力学是物理学的一个重要分支,主要研究热现象和能量转化的规律。
它在许多领域都有着广泛的应用,从工程技术到自然科学,从日常生活到前沿研究。
下面让我们来梳理一下热力学的一些关键知识点。
一、热力学系统与状态热力学系统是我们研究的对象,可以是一个气体容器、一个化学反应体系等。
而系统的状态则由一些宏观性质来描述,比如温度、压强、体积、内能等。
温度是表征物体冷热程度的物理量,它的本质是分子热运动的剧烈程度。
压强是作用在单位面积上的压力。
体积很好理解,就是系统所占的空间大小。
内能则包括了分子的动能、分子间的势能以及其他形式的能量。
二、热力学第一定律这一定律揭示了能量守恒的原理。
它表明,一个系统吸收的热量等于系统内能的增加与系统对外做功之和。
用数学表达式就是:$Q =\Delta U + W$ 。
其中,$Q$ 表示吸收的热量,$\Delta U$ 表示内能的变化,$W$ 表示系统对外做功。
如果系统从外界吸收热量,$Q$ 为正;系统向外界放出热量,$Q$ 为负。
系统对外做功,$W$ 为正;外界对系统做功,$W$ 为负。
内能增加,$\Delta U$ 为正;内能减少,$\Delta U$ 为负。
这个定律告诉我们,能量不会凭空产生,也不会凭空消失,只会从一种形式转化为另一种形式,或者从一个物体转移到另一个物体。
三、热力学第二定律热力学第二定律有多种表述方式。
克劳修斯表述为:热量不能自发地从低温物体传到高温物体。
开尔文表述为:不可能从单一热源吸取热量,使之完全变为有用功而不产生其他影响。
这一定律指出了热过程的方向性。
也就是说,在自然状态下,热总是从高温物体传向低温物体,而不会自发地反向传递。
同时,也不存在一种热机能够从单一热源吸收热量,并将其全部转化为有用功而不产生任何其他变化。
热力学第二定律还引入了熵的概念。
熵是用来描述系统混乱程度的物理量。
在一个孤立系统中,熵总是增加的,这被称为熵增原理。
四、热力学第三定律热力学第三定律指出,绝对零度($0K$,即$-27315^{\circ}C$)时,纯物质的完美晶体的熵值为零。
热力学小结热力学是一门研究物质热运动规律的学科。
通过对热力学的学习,我了解到了热力学的基本概念、原理和应用。
下面是我的热力学学习小结。
热力学的基本概念包括热力学系统、热力学均衡态和热力学过程。
热力学系统是指我们所研究的对象,可以是封闭系统、开放系统或孤立系统。
热力学均衡态是指系统的宏观性质不随时间变化的状态。
热力学过程是指系统由一个均衡态变为另一个均衡态的过程。
热力学的原理是基于能量守恒定律和熵增原理。
能量守恒定律指出能量既不能创造也不能消失,只能由一种形式转化为另一种形式。
熵增原理是指在任何封闭系统中,熵总是增加的。
熵可以理解为系统的无序程度,熵增代表系统的无序程度增加。
热力学的应用非常广泛,涉及到能量转化、功和热的关系、热机效率等方面。
其中最常见的应用是热力学循环。
热力学循环是指系统在一系列给定步骤中的循环过程,常用于实现能量的转化和传递。
在学习热力学过程中,我发现热力学是一门抽象的学科,需要运用数学工具进行分析和计算。
例如, Gibbs 自由能和Helmholtz 自由能是热力学中常用的两个宏观性质,可以通过数学方法推导和计算出来。
此外,熵的计算也需要运用统计力学的方法。
在热力学的学习过程中,我也深刻认识到热力学是自然界中普遍存在的一种规律。
热力学的基本原理适用于各种不同的物质和系统,例如气体、液体和固体,也适用于宏观和微观尺度。
热力学原理的普适性使得热力学成为工程技术和科学研究的重要工具。
总的来说,通过对热力学的学习,我了解到了热力学的基本概念、原理和应用。
热力学的基本概念包括热力学系统、热力学均衡态和热力学过程。
热力学的原理是基于能量守恒定律和熵增原理。
热力学的应用非常广泛,涉及到能量转化、功和热的关系、热机效率等方面。
在学习热力学的过程中,我也体会到热力学是一门抽象的学科,需要运用数学工具进行分析和计算。
通过学习热力学,我对自然界的运行规律有了更深入的理解,也为将来的学习和工作打下了坚实的基础。
热⼒学⼩结化学热⼒学基础内容⼩结化学热⼒学是热⼒学原理在化学科学中的应⽤。
重点讲述了化学反应中的能量变化(即化学反应热) 和化学反应⾃发进⾏的⽅向。
1. 热⼒学第⼀定律:封闭体系:ΔU = Q + W绝热过程:Q = 0, ΔU = W循环过程: ΔU = 0,Q = – W2. 化学反应中的能量变化(化学反应热):1) 恒容热效应数值上等于系统热⼒学能的变化:Q V = ΔU2) 恒压热效应数值上等于系统焓的变化:Q p = ΔH盖斯定律:反应热加和定律1) 在相同条件下正向反应和逆向反应的ΔH 数值相等,符号相反。
2) ⼀个反应若能分解成⼏步实现,则总反应的ΔH 等于各分步反应ΔH 值之和。
(恒温或恒压)化学反应的热效应只与物质的始态或终态有关⽽与变化途径⽆关。
3. 化学反应恒压热效应(焓变)的计算:利⽤盖斯定律或由下式计算:Δr H m ? = ∑ν产·Δf H m ?(产物) –∑ν反·Δf H m ?(反应物)4. 熵及熵变:熵的定义及其影响因素(温度、状态、分⼦⼤⼩及结构复杂性)由标准摩尔熵(S m ?)求反应的标准摩尔熵变(ΔS m ?)r S ψm = ∑n 产S ψm(产物) - ∑n 反S ψm(反应物)近似认为化学反应的焓变与熵变不随温度变化⽽变化:r H m T ≈ ?r H m ?298, ?r S m ?T ≈ ?r S m ?2985. ⾃发性判据:1) 熵判据:熵增加原理S > 0,⾃发S < 0,⾮⾃发S = 0,平衡2) ⾃由能判据:等温、等压不做⾮体积功:Δr G m(T ) < 0,⾃发Δr G m(T ) > 0,⾮⾃发Δr G m(T ) = 0,平衡6.化学反应标准⾃由能变的计算:吉布斯⽅程:r G m(T ) = r H m(298) - T r S m(298)r G m(T ) = r H m(298) - T r S m(298)r m f m f m 298.15K ()()()G n G n G ∑∑产产反=-反当熵变和焓变符号相同,即熵变和焓变对反应⾃发性贡献互相⽭盾时,反应的⾃发性由温度决定。
热力学总结及学习感想热力学是研究能量和能量传递规律的学科,它是自然科学中的一个重要分支。
热力学的发展和运用贯穿于各个领域,涉及到物理、化学、天文学、工程学等诸多学科。
在学习热力学的过程中,我深刻认识到了热力学的基本原理和应用,并对热力学的研究方法和思维方式有了更加清晰的认识。
以下是我对热力学的总结及学习感想。
热力学的基本原理可以由三个基本定律来概括。
第一定律是能量守恒定律,它指出能量既不能自发生成,也不能自发消失,只能从一种形式转化为另一种形式。
这个定律告诉我们能量是一个可转化的物理量,并且在转化过程中总是守恒的。
第二定律是热力学中最重要的定律之一,它阐述了一个重要的物理现象——热量是从高温物体传递到低温物体的,不会反向传播。
第二定律的研究为我们理解能量转化和传递提供了重要的理论基础。
第三定律则是物质在绝对零度时熵为零的定律,它告诉我们在绝对零度时,物质的分子和原子处于最低能量状态,熵(即混乱程度)为零。
热力学的学习过程中,我通过分析热力学系统的状态变化、热力学循环和热力学平衡等基本概念,深入理解了热力学的基本原理和规律。
我学会了热力学分析中的基本方法和计算技巧,例如热力学性质的计算、热力学过程的分析等。
在解决热力学问题时,我也学会了灵活运用热力学定律和公式,结合实际问题进行推导和计算。
通过与同学的讨论和合作,我也加深了对热力学的理解,并找到了解决问题的有效方法。
在学习热力学的过程中,我深感热力学在自然科学中的重要性和广泛应用。
热力学不仅是解释和分析自然界中许多现象的重要工具,也是工程技术中的基础理论之一。
我们的生活和工作中处处都离不开热力学的应用,例如汽车引擎、空调制冷、电力发电等。
热力学的研究不仅帮助我们更好地理解自然界的奥秘,还为创新科技和解决实际问题提供了重要的理论依据。
通过学习热力学,我也培养了一些重要的学习能力和思维方式。
热力学的学习需要具备一定的数学基础和逻辑思维能力。
在解决热力学问题时,我们需要进行系统的分析和推导,运用公式和模型来描述和解释物质的能量变化和热力学性质。
热学热力学知识点总结热学热力学是物理学中的重要分支,研究物质热现象和热传递规律,深入了解这一领域的知识对于我们理解自然界的运行机制至关重要。
本文将对热学热力学的一些重要知识点进行总结。
一、热力学基本概念1. 系统与环境:热力学中,我们将要研究的物体或者系统称为“系统”,而其周围的一切称为“环境”。
2. 边界与界面:系统与环境之间通过一条虚线或者实际存在的物理情况进行分界,在这个分界线上,称为“边界”。
而边界之间的物理现象发生的地方称为“界面”。
二、热力学定律1. 第一定律:能量守恒定律,描述了能量的转化和守恒规律。
能量从一个系统传递到另一个系统,既不会凭空产生,也不会消失。
2. 第二定律:熵增原理,描述了自然界热现象的方向性。
热量不会自动从低温物体传递到高温物体,而是相反的。
这个定律也说明了热量的传递需要有势差。
3. 第三定律:绝对零度定律,描述了当温度接近绝对零度时,物体的一些性质将趋近于零。
三、热力学过程1. 等压过程:系统中的压强恒定,系统对外界做功或者从外界接收到的功相等。
2. 等温过程:系统内部温度恒定,根据热容量对外界做功或者从外界接收到的功相等。
3. 绝热过程:系统与环境没有热量交换,系统内部熵不变。
四、热力学函数1. 内能:系统中分子的热运动所具有的能量总和称为内能。
内能是状态函数,与系统的初始状态和末状态有关。
2. 焓:系统的内能加上对外做的功,称为焓。
焓也是状态函数。
3. 熵:描述了系统的无序程度,并且是一个状态函数。
熵增原理通过熵的变化来预测自然界的趋势,即系统熵会不断增大。
4. 自由能:描述了系统能做到的最大非体积功。
分为Helmholtz自由能和Gibbs自由能两种。
五、热力学循环1. 卡诺循环:由两个等温过程和两个绝热过程组成的循环,是一个理想的热力学循环。
卡诺循环的效率反映了热机的工作效率。
2. 标准焓:在25摄氏度和1 atm压强下,各物质的标准热力学性质,如标准焓变等。
2024年热力学总结及学习感想____年热力学总结及学习感想引言:热力学是一门研究物质能量转化和能量传递规律的学科,对于理解和解释自然界中的物质运动具有重要的意义。
在____年,热力学研究取得了一系列令人振奋的进展,对于推动科学技术的发展起到了积极的推动作用。
在本文中,我将对____年热力学领域的研究成果进行总结,并分享我的学习感想。
一、研究成果总结:1. 熵增定律的应用:熵增定律是热力学中的重要概念,它描述了自然界中熵的增加趋势。
在____年,熵增定律得到了更广泛的应用。
研究人员发现,可以通过控制系统的边界条件和过程路径,实现熵的减少或稳定。
这一发现对于提高能源利用效率和减少能量浪费具有重要的意义。
2. 热力学循环的优化:热力学循环是工程领域常用的能量转换方式。
在____年,研究人员通过优化热力学循环的工作流程和组件设计,不仅提高了能量转换效率,而且减少了能源消耗和环境污染。
这些优化措施在工业生产和能源利用中得到了广泛的应用,为可持续发展奠定了基础。
3. 多尺度热力学模拟:随着计算机技术的不断发展,多尺度热力学模拟方法在____年得到了广泛应用。
通过将不同长度尺度的模型结合起来,研究人员可以更准确地描述复杂系统中的能量转移和相变过程。
这些模拟方法不仅提供了对实验数据的解释,而且对于新材料的设计和开发具有重要的指导意义。
4. 热力学与生物学的交叉研究:在____年,热力学与生物学的交叉研究成为热点。
研究人员发现,热力学原理可以应用于生物体内的物质运输、能量转换和代谢过程的研究。
通过热力学的分析方法,研究人员可以揭示生物体内各种生物化学反应的基本规律,为疾病的治疗和新药的研发提供理论支持。
二、学习感想:1. 热力学是一门基础而重要的学科,对于理解自然界中的物质运动和能量转化过程具有重要的意义。
在学习热力学的过程中,我不仅掌握了它的基本理论和概念,还深入了解了它在各个领域中的应用。
2. 在____年,人们对于热力学的深入研究使我对这门学科产生了更大的兴趣。
大一化学热力学知识点总结热力学是研究物质热现象和能量转化规律的科学,广泛应用于化学、物理、材料等学科领域。
作为大一化学学习的重要内容之一,热力学知识点对我们理解化学反应、能量转化等过程起着重要的指导作用。
本文将就大一化学热力学中的几个重要知识点进行总结。
一、热力学基本概念1. 系统和环境:热力学研究的对象称为“系统”,系统的外部称为“环境”。
系统和环境之间通过能量和物质的交换来实现平衡。
2. 热力学状态函数:热力学状态函数与体系的状态有关,与路径无关。
常见的热力学状态函数有内能、焓、熵等。
3. 系统的热力学工作:系统对环境做功或由环境对系统做功,即为热力学工作。
二、热力学定律1. 热力学第一定律:能量守恒定律,即能量不会凭空产生或消失,只能从一种形态转化为另一种形态。
2. 热力学第二定律:热量不会自发地从冷物体传递给热物体,也不会自发地执行不可逆过程。
三、热力学过程1. 等容过程:在等容过程中,体积保持不变,系统对环境做功为零,根据热力学第一定律,内能的变化等于吸热量。
2. 等压过程:在等压过程中,压强保持不变,系统对环境做的是等于外界对系统所做的压力乘以体积的功。
根据热力学第一定律,焓的变化等于吸热量。
3. 等温过程:在等温过程中,温度保持恒定,系统通过吸热和放热来保持温度不变。
根据热力学第二定律,无法实现百分之百的等温过程。
4. 绝热过程:在绝热过程中,系统与环境没有热量的交换。
根据热力学第一定律,绝热过程中内能的变化只与做功相关。
四、常见的熵变计算1. 熵变计算公式:ΔS = ∫(dQ/T)熵变等于系统吸热或放热与温度之比的积分。
2. 熵增原理:孤立系统总是趋向于增加熵,不可逆过程的熵增大于零。
五、热力学平衡热力学平衡是指系统达到稳定状态,不再发生宏观可观测的变化。
平衡可以分为稳定平衡、亚稳定平衡和不稳定平衡。
六、热力学函数1. 内能:内能是系统的总能量,包括系统的热能、势能和动能。
2. 焓:焓是系统的热力学函数,等于系统的内能与压力乘以体积之和。
大一热学知识点总结归纳大一热学是理工科学生在大一上学期学习的一门课程,它为我们打下了热力学和热传导方面的基础知识。
在这门课程中,我们学习了许多重要且实用的热学知识点,下面我将对这些知识点进行总结和归纳。
一、热力学基本理论1. 热力学系统与界面:介绍了热力学系统的概念以及系统与界面之间的相互作用关系,引入了系统和界面的平衡状态。
2. 热力学第一定律:阐述了能量守恒定律,即能量可以从一个系统转移到另一个系统,但总能量守恒。
3. 热力学第二定律:介绍了热力学过程的方向性,表明热量不能自发地从低温物体传递到高温物体,热力学第二定律给出了能量转化的限制条件。
4. 热力学第三定律:阐述了当温度接近绝对零度时,凝固熵趋于零。
二、热力学循环1. 卡诺循环:介绍了卡诺循环的理论基础和性能优化原则,卡诺循环是一个理想的热力学循环,它是用来衡量热机性能的标准。
2. 斯特林循环:讲解了斯特林循环的工作原理和性能特点,斯特林循环是一种利用气体的等温膨胀和等温压缩来完成工作的热力学循环。
3. 蒸汽动力循环:介绍了蒸汽动力循环的基本概念和组成部分,包括锅炉、汽轮机、冷凝器和泵等。
三、热传导1. 热传导基本原理:解释了热传导的基本机制,包括传热的方式和传热速率的计算方法。
2. 斯特法定律:说明了温度梯度与热流密度之间的关系,是热传导领域中常用的定律之一。
3. 热传导方程:描述了热量传导过程的数学模型,可以用来解决热传导问题。
4. 材料的导热性质:介绍了导热系数和热导率等与材料导热性能相关的物理量,并讨论了不同材料的热传导特性。
四、热学实践1. 热学实验:描述了一些常见的热学实验,如测量热导率和比热容等实验方法和步骤。
2. 热机性能评价:介绍了评价热机性能的一些指标和方法,如热效率和热机循环图等。
3. 热力学计算:讲解了热力学计算中常用的公式和计算方法,如功和热的计算方法。
总结:通过学习大一热学,我们对热力学基本理论、热力学循环、热传导和热学实践等方面有了更深入的了解。
《热力学》课程各章内容小结Ⅰ 温度、物态方程一.热力学系统及其平衡态热力学系统分为孤立系统、封闭系统及开放系统;系统的平衡态是在没有外界影响的条件下,系统的宏观性质不随时间变化的状态; 状态参量——描述系统平衡状态的宏观物理量:几何参量(V )、力学参量(p )、化学参量(1n ,2n ……)、电磁参量(E ,H ); 对简单系统,独立变量只有两个(如p 、V )。
二.温度与温标(一)实验表明:如果两个热力学系统同时与第三个系统处于热平衡,则这两个系统必定彼此处于热平衡——热平衡定律(热力学第零定律)。
该定律为科学地建立温度概念提供了实验基础,可证明温度是状态函数。
(二)温标是温度的数值表示法规定水的三相点温度为K 16.273,则定容气体温标为trV p pT ⨯=K 15.273,tr p 为气体在三相点时的压强; 理想气体温标为 trp p p T tr lim 0K 15.273→⨯=,在理想气体温标确定的温度范围内,与热力学温标T 完全一致。
t (℃)=K 15.273-T 三.物态方程均匀物质的物态方程是:0),,(=T V p f 或 ),(V p T T = 与求物态方程有关的物理量有:pT V V ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=1α——定压膨胀系数 VT p p ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=1β——定容压强系数 TT p VV ⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂-=1κ——等温压缩系数 因1-=⎪⎭⎫⎝⎛∂∂⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂pV T V T T p p V ,所以p T βκα= 几种物态方程:理想气体 const /=T pV 或nRT pV = 实际气体的范氏方程 ()RT b V V a p m m =-⎪⎪⎭⎫⎝⎛+2(1mol ) 简单固体 []p T T T V p T V T κα--+=)(1)0,(),(000Ⅱ 热力学第一定律一.功、热量、内能(一)准静态过程的功体积功:V p W d d -=,⎰-=BAV V V p W d表面张力的功:A W d d σ=,⎰=21d A A A W σ 功是过程量。
(二)热量、内能、焓、摩尔热容量1.热量Q 是各系统之间因有温度差而传递的能量,是过程量。
2.内能U 是状态函数,U d 一定为全微分;两平衡态内能增量等于绝热过程中外界对系统作的功:S A B W U U =-;理想气体的内能遵循焦耳定律:)(T U U =。
3.焓H 的定义为:pV U H +=H 为状态函数,H d 为全微分;在等压过程中,焓的增量等于系统吸收的热量:Q H =∆4.热容量的定义为:T QTQ C T d d lim 0=∆∆=→∆ 定容热容量VV T U C ⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=,n C C V m V =,——摩尔定容热容量;定压热容量pp T H C ⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=,n C C p mp =,——摩尔定压热容量; 对理想气体:nR C C V p =-,V p C =γ,1-=γnR C V ,1-=γγnRC p 0U T C U V +=,0H T C H p +=5.理想气体绝热方程微分方程:0d d =+VV p p γ 积分方程:const =γpV,或 const 1=-γTV,const 1=-γγTp (若γ为常数)二.热力学第一定律(一)表达式有限过程: W Q U U A B +=- 微过程: W Q U d d d += (二)应用于循环过程 正循环(热机)效率1211Q Q Q W-==η,对卡诺正循环:121T T -=η 逆循环(致冷机)工作系数WQ 2='η,对卡诺逆循环:212T T T -='ηⅢ 热力学第二定律一.两种表述1.开尔文表述:不可能从单一热源吸热使之完全变成有用的机械功而不因引起其它变化; 2.克劳修斯表述:不可能把热量从低温物体传到高温物体而引起其它变化。
开氏表述揭示了功热转换的不可逆性,克氏表述揭示了热传递的不可逆性。
两种表述是等效的。
二.卡诺定理1.表述:所有工作于两个一定温度间的热机,以可逆机效率最高,即 1211T T Q W-<=不可逆η 2.推论:所有工作于两个一定温度间的可逆热机,其效率相等,即 1212111T T Q Q Q W-=-==可逆η 三.克劳修斯等式与不等式0≤⎰T Qd ,“=”——可逆循环,“<”——不可逆循环; 只经历两个热源:02211≤+T Q T Q ,经历n 个热源:01≤∑=ni ii T Q 。
四.状态函数——熵、熵增加原理1.熵的定义式⎰=-BA AB T QS S d ,积分路径可以是由初态A 到终态B 的任意可逆过程,熵为广延量;熵是状态函数,其全微分:TQ S d d =2.熵增加原理系统从一平衡态经绝热过程到达另一平衡态,它的熵永不减少,如果过程可逆,则熵不变;如果过程不可逆,则熵增加。
0≥-A B S S对孤立系统,系统的状态只能向熵增加的方向进行。
五.热力学第二定律数学表达式1.微分式:TQS d d ≥,W S T U d d d +≤ 2.积分式:⎰≥-B A A B TQS S d六.热力学基本方程V p S T U d d d -=,该式为相邻两个平衡态状态函数U 、S 、V 的增量间的关系。
Ⅳ 均匀物质的热力学函数一.热力学函数主要热力学函数:内能U ,熵S ,物态方程,焓H ,自由能F ,吉布斯函数G ,其中U ,S 和物态方程为基本热力学函数。
1.内能U ,全微分:V p S T U d d d -=麦氏关系:VS S p V T ⎪⎭⎫⎝⎛∂∂-=⎪⎭⎫⎝⎛∂∂2.焓pV U H +=,全微分:p V S T H d d d +=麦氏关系:p S S V p T ⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂ 3.自由能TS U F -=,全微分:V p T S F d d d --=麦氏关系:VT T p V S ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=⎪⎭⎫⎝⎛∂∂ 4.吉布斯函数pV TS U G +-=,全微分:p V T S G d d d +-=麦氏关系:p TT V p S ⎪⎭⎫⎝⎛∂∂-=⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂二.特性函数当均匀系统的某个特性函数确定后,其它热力学函数可由它求微商得到,特性函数有特定的独立变量,如),(V S U ,),(p S H ,),(V T F ,),(p T G 。
两个重要的特性函数:①自由能),(V T F T F S ∂∂-=,V F p ∂∂-=,TFT F U ∂∂-=(吉布斯—亥姆霍兹方程) ②吉布斯函数),(p T GTGS ∂∂-=,p G V ∂∂=,p G p T G T G U ∂∂-∂∂-=(吉布斯—亥姆霍兹方程)三.热力学函数的物理意义1.W T S F d d d +-≤等温过程可得:F W d d -≤-,即系统对外作的功不会大于其自由能的减少。
换句话说,系统在等温过程中消耗一定自由能对外所作的功,以可逆过程对外作的功为最大——最大功原理。
2.1d d d d W p V T S G ++-≤(1d W 为外界对系统作的非体积功)等温等压过程可得:G W d d 1-≤-,即等温等压过程中,系统对外作的非体积功不会大于其吉布斯函数的减少。
四.热力学辅助方程 1.S T d 方程 dV T p T dT C S T VV ⎪⎭⎫⎝⎛∂∂+=d , ),(V T S S = dp T V T dT C S T pp ⎪⎭⎫⎝⎛∂∂-=d , ),(p T S S = 2.能态公式与焓态公式 p T p T V U V T -⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=⎪⎭⎫⎝⎛∂∂,p TT V T V p H ⎪⎭⎫⎝⎛∂∂-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ 3.热容差公式 pV V p T V T p T C C ⎪⎭⎫⎝⎛∂∂⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=- 五.致冷效应(一)节流膨胀致冷1.气体节流过程是等焓过程;2.节流过程的焦—汤系数:Hp T ⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=μ,①0>μ致冷效应,②0<μ致热效应,③0=μ气体温度称转变温度;3.焦—汤系数的表达式:⎥⎥⎦⎤⎢⎢⎣⎡-⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=V T V T C p p1μ,或[]1-=αμT C Vp (二)绝热膨胀致冷气体绝热膨胀过程,熵不变。
0>=⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=⎪⎪⎭⎫⎝⎛∂∂p ppS C VT T V C Tp T α,随着体积膨胀压强降低,气体的温度总下降。
Ⅴ 相平衡一.单元系的复相平衡(一)平衡判据1.熵判据:一个系统在体积与内能不变的情况下,对于各种可能的变动,平衡态的熵最大。
平衡条件0=S δ,稳定性条件02<S δ。
2.自由能判据:一个系统在温度与体积不变的情况下,对于各种可能的变动,平衡态的自由能最小。
平衡条件0=F δ,稳定性条件02>F δ。
3.吉布斯函数判据:一个系统在温度与压强不变的情况下,对于各种可能的变动,平衡态的吉布斯函数最小。
平衡条件0=G δ,稳定性条件02>G δ。
(二)平衡条件与平衡稳定性条件 1.平衡条件: βαT T=(热平衡条件),βαp p =(力学平衡条件),βαμμ=(相变平衡条件) 2.平衡稳定性条件以T ,V 为变量时,0>V C ,0<⎪⎭⎫⎝⎛∂∂T V p ; 以T ,p 为变量时,0>p C ,0<⎪⎭⎫⎝⎛∂∂SV p 。
3.开放系统的热力学方程n V p S T U d d d d μ+-=,n p V S T H d d d d μ++=n V p T S F d d d d μ+--=,n p V T S G d d d d μ++-=(三)单元系的复相平衡1.克拉珀龙方程)(d d αβm m V V T L T p -=,L ——相变潜热,βm V ——β相摩尔体积,αm V ——α相摩尔体积。
2.饱和蒸气压方程(蒸气为理想气体)近似公式:A RT Lp +-=ln (若L 与温度无关,为常数) 精确公式:T C TBA p ln ln +-=,A ,B ,C 由实验测定。
3.液滴的临界(中肯)半径C r()p p RT v r C '=ln 2ασ,p '为液滴曲面处的饱和蒸气压,p 为同温度的平液面处的饱和蒸气压,α表示液相。
对于C r r >的液滴,有βαμμ<,液滴将继续凝结而增大;对于Cr r <的液滴,有βαμμ>,液滴将汽化而消失。
附:2010-2011学年 第 1 学期 热力学 课程期末试卷( A 卷)一、简答题(共 35分)1、在热力学中温度的严格概念的建立和测量原理是基于什么实验定律?(3分)2、什么为可逆过程?(4分)3、什么是熵增加原理?(4分)4、可逆热机的热功效率η与高温热源T 1、低温热源T 2的关系如何?η与工作物质的属性是否有关?(6分)5、热力学第二定律的两种表述分别是什么?其数学表述是什么?(6分)6、等温等压系统的平衡态应用什么热力学函数判据进行判定?相应的平衡条件和平衡的稳定性条件分别是什么?(6分)7、水和水蒸气组成的系统达到两相平衡所要满足的条件是什么?(6分) 二、计算和证明题(共65分)1、(本题15分)如图所示为一n mol 理想气体的循环过程,其中BC 为等容过程,CA 为等温过程. 已知A 点的状态参量为(02p 、0V ),B 点的状态参量(02p 、02V ),气体的定压热容与定容热容之比为γ(即p VC C γ=,其中p C 、V C 均为常数).(1)气体在A →B ,B →C ,C →A 三个过程分别是吸热还是放热?(2)试求C 点的状态参量(气体的压强C p 和体积C V ).(3)试求气体在一个循环过程中气体对外做的净功W . (4)A →B 过程中气体吸收的热量Q . (5)试求这个循环的热功效率η.V T2、(本题8分)一隔板将一个绝热容器分成体积相等的两部分,一边盛有质量为m ,摩尔质量为M 的理想气体,另一边为真空,当抽掉隔板后,则气体自由膨胀而充满整个容器,试求系统的熵变.3、(本题12 分)特性函数在热力学实际应用中有着重要作用. (1)当独立变量为T ,V 时,均匀系统的特性函数是什么?(2)由此特性函数通过求偏导的方式求出系统的热力学函数S 、p 、U 、G 、H .4、(本题10 分)利用能态方程p T p T V U VT -⎪⎭⎫⎝⎛∂∂=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂证明: (1)一定量理想气体的内能和焓都仅是温度T 的函数,而与体积无关; (2)1 mol 范氏气体的内能可表示为,0d m V m m maU C T U V =-+⎰。