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第1章 热力学的基本规律

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热力学统计物理第一章热力学的基本规律

热力学统计物理第一章热力学的基本规律

p p1
p1
p2
§1.5 热力学第一定律
能量守恒定律：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，在传递与转化中能量的数量不变。
另一种表述：第一类永动机是不可能造成的。
热力学U系 BUA 统 W： Q W：以外界对系统所功作为的正 Q：以吸热为正
WW 'QRln V V 1 2(T1T2)
热机效率定义： W Q1
卡 诺 热 W T 1 机 T 21 ： T 21
Q 1 T 1
T 1
§1.10 热力学第二定律 克劳修斯（克氏）表述： 不可能把热量从低温物体传到高温物体而不引起其他变化 卡尔文（开氏）表述： 不可能从单一热源吸热使之完全变成有用的功而不引起 其他变化
AT B T
A BdTQ A BdTQ r SBSA
SB SA
BdQ AT
dS dQ T
第二定律的数学表述
绝热过 :d程 Q0
SBSA0 ——熵增加原理的数学表述
熵增加原理：经绝热过程后，系统的熵永不减少，经可逆 绝热过程后熵不变，经不可逆绝热过程后熵增加，在绝热 条件下熵减少的过程是不可能实现的。
第一章 热力学的基本规律 §1.1 热力学系统的平衡状态及其描述
1.系统
孤立系 （极限概念） 闭系 开系
热力学系统的状态
平衡态 非平衡态
热力学平衡态：
（1）定义： 一个孤立系统，不论其初态如何复杂，经过 足够长的时间后，将会到达这样的状态，系 统的各种宏观性质在长时间内不发生任何变 化，这样的状态称为热力学平衡态。
n称 为 多 方 指 数： 。理 试想 证气 明体 多的 方热 过容 程

第一章热力学的基本规律课后作业和答案

第一章热力学的基本规律课后作业和答案

第一章 热力学的基本规律1．1 试求理想气体的体胀系数α，压强系数β和等温压缩系数κT 。

解：已知理想气体的物态方程为nRT pV = 由此得到 体胀系数TpV nR T V V p 11==⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=α， 压强系数TpV nR T P P V 11==⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=β 等温压缩系数2111()T T V nRT V p V p pκ⎛⎫∂⎛⎫=-=-= ⎪ ⎪∂⎝⎭⎝⎭ 1.2试证明任何一种具有两个独立参量,T p 的物质，其物态方程可由实验测得的体胀系数α及等温压缩系数T k ，根据下述积分求得：ln (d d )T V T k p α=-⎰如果1Tα=，1T k p =，试求物态方程。

解 以,T p 为自变量，物质的物态方程为(,)V V T p =其全微分为d d d p TV V V T p T p ⎛⎫∂∂⎛⎫=+ ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭ (1) 全式除以V ，有d 11d d p TV V V T p V V T V p ⎛⎫∂∂⎛⎫=+ ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭根据体胀系数α和等温压缩系数T k 的定义，可将上式改写为d d d T VT k p Vα=- (2) 有ln (d d )T V T k p α=-⎰ (3)若1Tα=，1T k p =，式(3)可表示为11ln (d d )V T p T p=-⎰ (4)积分pV CT = (5)1.3测得一块铜块的体胀系数和等温压缩系数分别为514.8510K α--=⨯和71n 7.8*10p T κ--=，α和T κ可近似看作常量，今使铜块加热至10C ︒。

问（1压强要增加多少才能使铜块体积不变？（2若压强增加，铜块的体积改多少解：（1）有d d d T Vp p p V T V T ∂∂⎛⎫⎛⎫=+ ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭知，当d 0V =时，有d 0d d d V Tp p T p T T T αβκ∂⎛⎫=+==⎪∂⎝⎭ 故 ()212121d T T TT p p T T T αακκ-==-⎰即 ()2121n 622p T p p p T T ακ∆=-=-= 分别设为V xp n ∆;，由定义得：4474.85810; 4.85101007.810T x V κ∆---=⨯=⨯-⨯⨯所以，44.0710V ∆-=⨯1.4 1mol 理想气体，在27C ︒的恒温下发生膨胀，其压强由n 20p 准静态地降到n 1p ，求气体所做的功和所吸取的热量。

热力学统计物理总复习知识点

热力学统计物理总复习知识点

概 念 部 分 汇 总 复 习热力学部分第一章 热力学的基本规律1、热力学与统计物理学所研究的对象：由大量微观粒子组成的宏观物质系统其中所要研究的系统可分为三类孤立系：与其他物体既没有物质交换也没有能量交换的系统；闭系：与外界有能量交换但没有物质交换的系统；开系：与外界既有能量交换又有物质交换的系统。

2、热力学系统平衡状态的四种参量：几何参量、力学参量、化学参量和电磁参量。

3、一个物理性质均匀的热力学系统称为一个相；根据相的数量，可以分为单相系和复相系。

4、热平衡定律(热力学第零定律）：如果两个物体各自与第三个物体达到热平衡，它们彼此也处在热平衡.5、符合玻意耳定律、阿氏定律和理想气体温标的气体称为理想气体。

6、范德瓦尔斯方程是考虑了气体分子之间的相互作用力（排斥力和吸引力）,对理想气体状态方程作了修正之后的实际气体的物态方程。

7、准静态过程：过程由无限靠近的平衡态组成，过程进行的每一步，系统都处于平衡态。

8、准静态过程外界对气体所作的功：，外界对气体所作的功是个过程量。

9、绝热过程：系统状态的变化完全是机械作用或电磁作用的结果而没有受到其他影响。

绝热过程中内能U 是一个态函数：A B U U W -=10、热力学第一定律（即能量守恒定律）表述：任何形式的能量，既不能消灭也不能创造，只能从一种形式转换成另一种形式，在转换过程中能量的总量保持恒定；热力学表达式：Q W U U A B +=-；微分形式：W Q U d d d +=11、态函数焓H ：pV U H +=，等压过程：V p U H ∆+∆=∆，与热力学第一定律的公式一比较即得：等压过程系统从外界吸收的热量等于态函数焓的增加量。

12、焦耳定律：气体的内能只是温度的函数，与体积无关，即)(T U U =。

13．定压热容比：pp T H C ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=；定容热容比：V V T U C ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂= 迈耶公式：nR C C V p =- 14、绝热过程的状态方程：const =γpV ；const =γTV ；const 1=-γγT p 。

第一章_热力学基本规律

第一章_热力学基本规律

比较
3a 2 1 dV VT dp dT a a p T 1 2 V 1 2 VT VT 1
3a 2 df (T ) VT a a dT V 1 2 T 1 2 VT VT 1
第一章 热力学的基本规律 四川大学物理科学与技术学院 四川大学物理科学与技术学院 四川大学物理科学与技术学院
四川大学物理科学与技术学院
3a 2 1 dV VT dp dT a a p T 1 2 V 1 2 VT VT 1
3a 2 dV VT d ln p dT a a T 1 2 V 1 2 VT VT 1
求物态方程。
第一章 热力学的基本规律 四川大学物理科学与技术学院
T
求
1 df (T ) dp dT p dT
dV
2a dT T3 a V 2 T
第一章 热力学的基本规律
四川大学物理科学与技术学院
2a dT 3 1 df (T ) dV dp dT T a a p dT V 1 2 V 1 2 VT VT 2a T3
pdV Vdp
p
T
1 V V p
T
pV 3ap a dT 3 dT 2 dp T T T 1 pV 3ap a d ( pV ) 2 dT 4 dT 3 dp T T T T pV ap d d 3 T四川大学物理科学与技术学院 T
VdT T Vdp
T
V p
T
dV 1 3a 1 a 1 dT 1 dp 2 2 V T VT p VT

第1章 热力学第一定律

第1章 热力学第一定律

系统在环境温度不变的条件下发生的变化历程。T1=T2=Te
2). 恒压过程(isobaric process)： 系统在环境压力不变的条件下发生的变化历程。P1=P2=Pe
3) .恒容过程(isochoric process)：
容积不变的系统发生的变化历程。V1=V2
4) 绝热过程(adiabatic process)： 系统在与环境间无热量交换的条件下发生的变化历程。 5) 循环过程(cyclic process)：
化学热力学是怎样产生的？
19世纪，发明蒸汽机，导致工业革命的出现。
蒸汽机：燃煤锅炉——产生高温高压水蒸气——推动机械运转 “热能——机械能” 如何提高“热 — 机”效率？
总结并发现热力学一、二定律——热力学的主要基础。
第一定律：研究化学变化过程中的热效应等能量转换问题。 第二定律：研究化学变化过程的方向和限度。
定义 H=U+PV (焓) QP =H2－H1=△H
对微小的恒压过程， δQP= dH
由于H=U+PV，所以焓是状态函数。△H=△U+△(PV) 热力学定义焓的目的，主要在于研究问题的方便。 物理意义：对于只作膨胀功的恒压过程，系统焓的变化在数值 上等于过程的热。
因恒压热等于系统的焓变，故恒压热也只决定于系统的初末态，与过程无关。
宏观性质统称为状态函数(state function)。
2. 状态函数： 状态函数是系统所处状态的单值函数。对于确定的状态，所 有的状态函数都有确定的值。相反，当状态函数发生变化时， 状态也随之变化。 ★状态和性质之间是相互影响，相互制约的，系统的状态性质 中只要有一个发生变化，必将引起其它性质的变化。 因此，描述系统的状态时，并不需要罗列系统的全部性质。 例：理想气体状态方程

第一章,热力学基本规律

第一章,热力学基本规律

一．几个基本概念：1.孤立系，闭系和开系：与其他物质既没有物质交换也没有能量交换的系统叫做孤立系；与外界没有物质交换但有能量交换的系统叫做闭系；与外界既有物质交换也有能量交换的系统叫做开系。

2.平衡态：经验表明，一个孤立系统，不论其初态多么复杂，经过足够长的时间后，将会达到这样的状态，系统的各种宏观性质在长时间内不会发生任何变化，这样的状态称为热力学平衡态。

3.准静态：所谓准静态过程，它是进行的非常缓慢的过程，系统所经历的每一个状态都可以看做是平衡态。

4.可逆过程与不可逆过程：如果一个过程发生后，无论用任何曲折复杂的方法都不可能把它留下的后果完全的消除而使一切恢复原状，这过程称为不可逆过程；反之，如果一个过程发生后，它所产生的影响可以完全消除而令一切恢复原状，这过程称为可逆过程。

5.理想气体：我们把严格遵从玻意耳定律、焦耳定律和阿氏定律的气体称为理想气体。

二．热力学定律1.热平衡定律（即热力学第零定律）：如果物体A和物体B各自与处在同一状态C达到平衡，若令A与进行热接触，他们也将处在热平衡，这个实验事实称为热平衡定律。

2.热力学第一定律：自认界的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成另一种形式，从一个物体传递到另一个物体，在传递与转化中能量的数量不变。

第一定律也可以表述称为第一类永动机是不可能制成的。

3.热力学第二定律：1）克氏表述：不可能把热量从低温物理传到高温物体而不引起其他变化。

2）开氏表述：不可能从单一热源吸热使之完全变成有用功而不引起其他变化。

热力学第二定律也可表述为第二类永动机是不可能制成的。

关于热力学第二定律有几点需要说明：在两个表述中所说的不可能，不仅指【1】在不引起其他变化的条件下，直接从单一热源吸热而使之完全变成有用的功，或者直接将热量从低温物体送到高温物体是不可能的。

而且指【2】不论用多么复杂的方法，在全部过程终了时，其最终的唯一后果是从单一热源吸热而将之完全变成有用功，或者热量从低温物体传到高温物体是不可能的。

第一章热力学的基本规律课后作业及答案

第一章 热力学的基本规律1．1 试求理想气体的体胀系数α，压强系数β和等温压缩系数κT 。

解：已知理想气体的物态方程为nRT pV = 由此得到 体胀系数TpV nR T V V p 11==⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=α， 压强系数TpV nR T P P V 11==⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=β 等温压缩系数2111()T T V nRT V p V p pκ⎛⎫∂⎛⎫=-=-= ⎪ ⎪∂⎝⎭⎝⎭ 1.2试证明任何一种具有两个独立参量,T p 的物质，其物态方程可由实验测得的体胀系数α及等温压缩系数T k ，根据下述积分求得：ln (d d )T V T k p α=-⎰如果1Tα=，1T k p =，试求物态方程。

解 以,T p 为自变量，物质的物态方程为(,)V V T p =其全微分为d d d p TV V V T p T p ⎛⎫∂∂⎛⎫=+ ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭ (1) 全式除以V ，有d 11d d p TV V V T p V V T V p ⎛⎫∂∂⎛⎫=+ ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭根据体胀系数α和等温压缩系数T k 的定义，可将上式改写为d d d T VT k p Vα=- (2) 有ln (d d )T V T k p α=-⎰ (3)若1Tα=，1T k p =，式(3)可表示为11ln (d d )V T p T p=-⎰ (4)积分pV CT = (5)1.3测得一块铜块的体胀系数和等温压缩系数分别为514.8510K α--=⨯和71n 7.8*10p T κ--=，α和T κ可近似看作常量，今使铜块加热至10C ︒。

问（1压强要增加多少才能使铜块体积不变？（2若压强增加，铜块的体积改多少解：（1）有d d d T Vp p p V T V T ∂∂⎛⎫⎛⎫=+ ⎪ ⎪∂∂⎝⎭⎝⎭知，当d 0V =时，有d 0d d d V Tp p T p T T T αβκ∂⎛⎫=+==⎪∂⎝⎭ 故 ()212121d T T TT p p T T T αακκ-==-⎰即 ()2121n 622p T p p p T T ακ∆=-=-= 分别设为V xp n ∆;，由定义得：4474.85810; 4.85101007.810T x V κ∆---=⨯=⨯-⨯⨯所以，44.0710V ∆-=⨯1.4 1mol 理想气体，在27C ︒的恒温下发生膨胀，其压强由n 20p 准静态地降到n 1p ，求气体所做的功和所吸取的热量。

热力学与统计物理答案(汪志诚)

第一章 热力学的基本规律习题1.1 试求理想气体的体胀系数α,压强系数β和等温压缩系数T κ。

解：由得：nRT PV = VnRT P P nRT V ==; 所以, TP nR V T V V P 11)(1==∂∂=α T PVRn T P P V /1)(1==∂∂=β P PnRT V P V V T T /111)(12=--=∂∂-=κ 习题1.2 试证明任何一种具有两个独立参量的物质p T ,,其物态方程可由实验测得的体胀系数α及等温压缩系数T κ,根据下述积分求得:⎰-=)(ln dp dT V T κα如果1T α= 1T pκ= ,试求物态方程。

解： 因为0),,(=p V T f ,所以,我们可写成),(p T V V =,由此,dp p V dT T V dV T p )()(∂∂+∂∂=, 因为T T p pV V T V V )(1,)(1∂∂-=∂∂=κα 所以, dp dT V dV dp V dT V dV T T κακα-=-=,所以, ⎰-=dp dT V T καln ,当p T T /1,/1==κα.CT pV pdp T dT V =-=⎰:,ln 得到 习题 1.3测得一块铜块的体胀系数和等温压缩系数分别为1510*85.4--=K α和1710*8.7--=n T p κ，T κα,可近似看作常量，今使铜块加热至10°C 。

问（1压强要增加多少n p 才能使铜块体积不变？（2若压强增加100n p ，铜块的体积改多少解：分别设为V xp n ∆;，由定义得：74410*8.7*10010*85.4;10*858.4----=∆=V x T κ所以，410*07.4,622-=∆=V p x n习题 1.4描述金属丝的几何参量是长度L ，力学参量是张力η，物态方程是0),,(=T L f η实验通常在n p 1下进行，其体积变化可忽略。

第一章 热力学的基本规律

第一章 热力学的基本规律热力学的研究对象——由大量微观粒子（分子、原子或其它粒子）组成的宏观物质系统。

外界——与系统发生相互作用的其它物体。

孤立系——与其它物体没有任何相互作用的系统。

闭系——与外界有能量交换，但无物质交换的系统。

开系——与外界既有能量交换，又有物质交换的系统。

孤立系是一种理想的极限，为了研究系统的主要热学特点，若全部相互作用考虑，则可能无法研究。

当系统的各种宏观性质在长时间内不发生任何变化时，我们说系统处于热力学平衡态。

一个孤立系，不论其初态如何复杂，经过足够长的时间后，将达到热力学平衡。

热力学平衡态是一种动态平衡。

因为此时系统的宏观性质虽不随时间而变，但组成系统的大量微观粒子仍在不断运动，只是这些微观粒子运动的统计平均效果不变而已。

系统的宏观性质是微观量的统计平均。

平衡态下，系统的各种宏观量有确定值，这些宏观量之间有一定的关系（函数关系）。

根据问题的性质和处理问题的方便，可以选其中几个作为自变量，称为状态参量，其它的量为状态参量的函数，称为状态函数。

理想气体PV nRT =，P 、V 、T 中可任选二个作为自变量（状态参量），另一个作为函数（状态函数）描述系统几何形状的参量称为几何参量，如体积、面积、长度等描述系统力学性质的参量称为力学参量，如压强，弹力等描述系统电磁性质的参量称为电磁参量，如电场强度、磁场强度、极化强度、磁化强度等。

描述系统化学性质的参量称为化学参量，如组成系统的各种化学组成的数量（质量、mol .数）。

均匀系——各部分的性质完全一样的系统。

热力学第零定律热平衡——两个物体在只有交换热量后，最后各自的状态不变，此时两个物体处于热平衡。

第零定律：两个物体处于热平衡时，有相同的温度。

引入热力学温标T()()0273.15t C T K =-物态方程在平衡态下，热力学系统存在一个状态函数温度，它是状态参量的函数。

这种函数方程称为物态方程。

对于一个由P 、V 、T 描述的系统，物态方程可写为(),,0f P V T =，f 的具体形式随物质不同而不同。

第一章热力学的基本规律(复习).docx

第一章热力学的基本规律（复习）一、内容概述（一）、知识结构久商变的计算（二）、基本概念 热力学系统及其分类（孤立系、闭系、开系）、热力学平衡状态、物态方程、内能、焙、 爛、自由能、吉布斯函数、可逆过程与不可逆过程。

（三）、基本规律和公式1、与物态方程有关的三个物理量定压体胀系数°=丄A PjV dT P 定容压强系数"占疇儿> 三者联系为a = K 邛P 等温压缩系数k T =--A T ‘V 3T ’2、热力学第一定律有限过程匕_匕=Q + W条件：闭系 <无穷小过程〃（/ =竝-工YjdYj 热力学的基本规律两种典型表述 卡诺定理 克劳修斯等式与不等式 热力学第二定律-热力学第二定律的普遍表述 炳的定义和热力学基木微分方程 嫡的性质和物理意义只有体积变化功c!U=dQ-PdV意义：①说明了做功和热传递是改变物体能量及其量度的两种等效的方式；②揭示了能的转化及其守恒规律♦热力学第一定律在理想气体的应用理想气体的内能只是温度T的函数（焦耳实验证实），即U=U（T）,且其状态方程为pV=nRT,由此得到：①内能：dU = C v dT , U=\C v dT + U o②焙：dH = CdT H=\CdT + H o③热容量差：C p-C v=nR④过程方程：pV—常量，卩㈠二常量，p，\吓=常量其中Z=0, 1,舛rioo分别对应理想气体的等压、等温、绝热和等容过程；⑤多方过程中热容量； C = （Z- /）C V /（Z-1）⑥理想气体卡诺正循环效率〃和负循环的致冷系数W T, - T,3、热力学第二定律⑴热力学第二定律两种标准的表述：①克劳修斯叙述：不可能把热量从低温物体传到高温物体而不引起其它变化。

②开尔文叙述：不可能从单一热源吸热使之完全变为有用的功而不引起其它变化，（或说为：第二类永动机不可能造成。

）克劳修斯叙述揭示了热传导的不可逆性，而开尔文叙述揭示了功热转换的不可逆性。

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结论具有高度的可靠性和普 遍性。 不能导出具体物质的具体特 性；也不能解释物质宏观性 质的涨落现象等。
第一章 热力学的基本规律
本章主要介绍热力学的基本规律以及常见的基本
热力学函数。
绝大多数内容在普通物理的《热学》课程中已
经较详细学习过，本章只作一个复习归纳。
§1.1 热平衡定律和温度
一. 热平衡定律 温度
固体和液体： 顺磁性固体：
V (T , p) V0 (T0 ,0) 1 (T T0 ) T p
C m H （居里定律） T
二. 自由能
1. 自由能定义式 2. 最大功定理
初态 A 等温过程 终态B
F = U – TS
则由熵增加原理、热力学第一定律可得：
Q SB S A T
UB U A W Q
dU dW dQ
二. 功的计算
1. 简单系统
W
VB VA
p dV
2. 液体表面
dW f dx 2 l dx dA
3. 电介质
0 2 dW V d 2 V dP
0 —真空介电常数
P —电极化强度
1 V T V p T
等温压缩系数
2. 几种常见的物态方程
理想气体： 实际气体： 范德瓦耳斯(Van der Waals)方程 pV = nRT
an2 p V2 V nb nRT
昂尼斯(Onnes)方程
2 nRT n n p 1 B(T ) C (T ) V V V
—电场强度
激发电 场的功 使电介质 极化的功
4. 磁介质
0 H 2 dW V d 2 0V H d m
0 — 真空磁导率
m — 磁化强度
H — 磁场强度
激发磁 场的功
使磁介质 磁化的功
外界在准静态过程中对系统所做的功一般表Байду номын сангаас为：
dW Yi dyi
UB U A W SB S A T
在等温过程中，系统对外所做的功不大于其自 由能的减少。或者说，在等温过程中，外界从 系统所能获得的功最多只能等于系统自由能的 减少。—— 最大功定理
FA FB W
若系统的体积不变，即W = 0，则有：
F FB FA 0
在等温等容过程中，系统的自由能永不增加。 或者说，在等温等容条件下，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。
二. 温标
三种常用的温标
经验温标：以测温物质的测温特性随温度的变化为依据而确定的温标。
水的冰点 沸点
摄氏温标（1742年，瑞典） 华氏温标（1714年，德国）
F 9 C 32 5
100 格 0 C 100 C
180 格 32 F 212 F
C
5 F 32 9
§1.3 热力学第二定律
一. 热力学第二定律的表述
克劳修斯(Clausius)说法： 不可能把热量从低温物体传到高温物体 而不引起其它变化。
开尔文(Kelvin)说法： 不可能从单一热源吸热使之完全变成有用的 功而不引起其它变化。 （或：第二类永动机是不可能造成的。）
二. 热力学第二定律的实质
指出了自然界中一切与热现象有关的实际过程都是不可逆 过程，它们有一定的自发进行的方向。
若系统的体积不变，即W1 = 0，则有：
G GB GA 0
在等温等压过程中，系统的吉布斯函数永不增 加。也就是说，在等温等压条件下，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。
SB S A
B
A
dQ T
或
dS
dQ T
2. 熵增加原理 如果是绝热过程，则有：
SB S A 0
经绝热过程后，系统的熵永不减少，经可逆绝热过程后 熵不变，经不可逆绝热过程后熵增加。—— 熵增加原理
§1.4 基本热力学函数
除U、H、S 等态函数外，还有几个重要的常见热力学函数。
三. 吉布斯函数
1. 吉布斯函数定义式 2. 最大功定理 完全类似上面 的讨论可得： G = U – TS + pV
SB S A
U B U A p (VB VA ) W1 T
GA GB W1
在等温等压过程中，除体积变化的功以外，系 统对外界所做的功不大于系统吉布斯函数的减 少。或者说，系统吉布斯函数的减少是在等温 等压过程中，除体积变化的功外，外界从系统 所能获得的最大功。—— 最大功定理
各自与第三个物体达到热平衡的两个物体，彼此也处于 热平衡。而且它们具有共同的宏观性质——相同的温度。 热力学系统（简称为系统） ⑴ 孤立系统：与外界没有任何相互作用的系统。 ⑵ 封闭系统：与外界有能量交换，但无物质交换的系统。 ⑶ 开放系统：与外界既有能量交换，又有物质交换的系统。 平衡状态及状态参量 平衡状态： 孤立系统经过足够长的时间，将会自动趋于一个各 种宏观性质不随时间变化的状态，这种状态称为平 衡状态，简称为平衡态。 状态参量：几何参量、力学参量、电磁参量、化学参量。
i
yi 是外参量，Yi 相应的广义力。
三. 广延量与强度量
广延量（Extensive Quantity）
与系统的大小（空间的范围或自由度的数目）成正比的热 力学量。如：系统的质量M，摩尔数n，体积V，内能U, 等等。
强度量（Intensive Quantity） 不随系统大小改变的热力学量。例如：系统的压强p，温 度T，密度ρ，磁化强度m，摩尔体积v，等等。
热· 统
热力学
研究的对象 与任务相同
统计物理
热现象的宏观理论。 基础是热力学三个定律。
热现象的微观理论。 认为宏观系统由大量的微观粒子所 组成，宏观物理量就是相应微观量 的统计平均值。 能把热力学的基本规律归结于一个 基本的统计原理；可以解释涨落现 象；可以求得物质的具体特性。 统计物理学所得到的理论结论往往 只是近似的结果。
三. 熵与热力学基本微分方程
1. 熵(entropy)
B
SB S A
A （ 可 逆）

dQ T
或
dS
dQ T
熵是一个态函数，其单位是 J / K，它是广延量。 2. 热力学基本方程
dU T dS Yi dyi
i
对于简单系统
dU T dS pdV
四. 熵增加原理
1. 热力学第二定律的数学表达式
以上两种测温物质都是水银。
理想气体温标：用理想气体作测温物质所确定的温标。
热力学温标：不依赖任何具体物质特性的温标。可由卡 诺定理导出。
§1.2 热力学第一定律
一. 热力学第一定律
系统内能的变化等于外界对系统所做的功和系统从外界 所吸收的热量。—— 第一类永动机是不可能造成的。 A状态 → B 状态， 系统内能的变化为： 过程量与态函数 过程量： 与系统变化过程有关的物理量。例如：系统对外界所 做的功、系统传给外界的热量 态函数： 与系统所经历的过程无关，仅由系统的平衡态状态参 量单值地确定的物理量。例如：系统的内能、熵等。
一. 物态方程
1. 物态方程的一般形式
F ( T , p,V , x1 , x2 ,) 0
在热力学中，物态方程的具体形式一般要由实验来确定。 与物态方程密切相关的几个重要物理量：
1 V V T p
膨胀系数
1 p p T V
压强系数