材料热力学-第二章

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1、第二章热力学定律热力学定律热力学第零定律热力学第一定律热力学第二定律热力学第三定律热力学第四定律热力学第零定律热平衡热力学第零定律T=f(V,P)热平衡的互通性：A和B同时、分别与C热平衡，则A和B热平衡是建立温度概念、温度测量的实验与理论基础ABABCA和B热接触达到热平衡绝热A和B绝热，与C热接触达到热平衡热力学第一定律发展历史热力学第一定律产生的历史背景Mayer与Joule优先权的争论热力学第一定律的提出热力学第一定律的应用热力学第一定律的演变过程和一些问题热力学第一定律产生的历史背景蒸汽机的发展热力学第一定律是理论和实际相结合的产物产生的历史背景

2、热力学第一定律与蒸汽机发展历史热是各种能量状态最终耗散的共同形式热与功是否守恒、如何转化1）纽可门蒸汽机2）Watt—分离冷凝器17653）Carnot—理想热机、可逆循环1824理论探讨、实验测定形成定律的基础提高热效率热力学第一定律是理论和实际相结合的产物热力学第一定律是经验定律吗？1、卡诺和迈尔在焦耳之前，已经计算出当量值2、内能概念的提出3、热动说取代热素说理论和实践结合热力学第一定律产生的历史背景是当时工程技术的迫切需要热力学第一定律是以热功当量的实验测定为基础的Watt－热功说奠基人－重视热效率，测定热功当量Carnot－提出热功当量的计算方法Ma

3、yer－1842年提出热功当量计算方法，没有精确实验基础Joule－精确测定热功当量，为热力学第一定律奠定实验基础Boltzman、Clausius－采用Mayer的方法计算出热功当量热力学第一定律实验基础热功当量理论基础内能、热功当量计算、热动说热功当量焦耳证明热功当量的实验热力学第一定律的基础1cal=4.15J(4.184J)热力学第一定律的提出热功当量是热力学第一定律发现的重要因素Mayer、Joule热功当量以后1）Joule、Boltzman—热功当量2）推广到各种能量形式“内功”的概念1850内能1871Clausius—功1850《论热的定律和

4、可由此推导热学本身的定律》热力学史重要的著作第一、第二定律Kelvin、Rankine—能热力学第一定律热力学第一定律dU=Q+W热力学定律应用于理想过程1、绝热过程：W与路径关系2、等压过程：Q与路径关系3、等容过程：Q与路径关系热力学第一定律优先权的争议Mayer的工作—理论工作1、计算热功当量的条件未加严格限制2、计算方法的局限性和准确性提出异议Joule的工作—实验工作KelvinTyndall热力学第一定律的演变过程和一些问题热力学第一定律的验证热力学第一定律的几种说法热力学第一定律的验证近理想气体的空气被压缩和膨胀压缩铅金属丝拉伸第一类永动机热

5、力学第一定律的几种说法热力学第一定律是热、功等同定律内能概念热力学第一定律是能量守恒定律热与能的区别热是特殊的能量形态热力学第一定律是能量守恒定律的特殊情况热力学第一定律热力学过程功、热和内能焓和热容标准态热力学过程体系（系统）平衡条件：力平衡条件：内外压强相等热平衡：内外温度相等相平衡：迁移速率相等化学平衡：浓度均匀系统与边界的各种相互作用必须达到平衡热力学过程：从一个平衡态到另一个平衡态的变化过程非静态过程准静态过程力热相化学反应热力学过程TAPAVA过程状态ATBPBVB状态BTATBPAPBVAVB准静态过程非准静态过程非静态过程V快速增加到V+V系

6、统密度、压强或温度不均匀驰豫过程：经过非平衡态达到平衡态非平衡态：不能用状态参量描述不可逆过程：从非平衡态自发移到平衡态的过程准静态过程准静态过程是无限缓慢的理想过程，系统在变化过程中处于平衡态，可以用状态参量来描述可逆过程功—过程参量准静态过程中与体积变化有关的功体积增加，系统对外界作正功；外界对系统作负功。热力学中其它形式的功表面张力作功可逆电池电荷移动的功电介质极化过程的功磁介质在磁化过程的功热—过程参量热，热量：Q温度不同在体系和环境之间交换的能量体系吸热为正；体系放热为负。热量的传递—系统与环境热传导热对流热辐射焓与热容焓的定义H=Q+PV1、定压过

7、程2、H容量性质，状态函数3、单位为焦耳（J），无物理意义4、H=Qp，即定压下体系吸收的热量等于焓变热容与比热热容：体系热量的变化与温度改变之比（单位：J/K）比热：恒压下单位质量的热容量（单位：J/KKg）摩尔热容：1摩尔热容量（单位：J/molK）定压与定容热容定容热容定压热容定压与定容热容之间的关系内能内功1850分子动能内能1871不知道绝对值，两个平衡态的内能差标准态标准态纯固体和纯液体标准压力：1大气压；温度：298.15K最稳定的晶态或液态。碳的标准状态，石墨。气体标准压力：1大气压；温度：298.15K理想气体注意：标准态是理论的假设，

8、有利于计算非常重要！相变过程中焓的变化