No.05-热力学统计物理20070917资料.ppt

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1、热力学·统计物理Thermodynamics&StatisticalPhysics河北师范大学物理学院XJLiuLab.OfOrganicSolidstatetheory,CollegeofPhysics,HebeiNormalUniversity热力学·统计物理No.05课程回顾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§1.2热平衡定律和温度§1.3物态方程§1.4功§1.5热力学第一定律§1.6热容量和焓§1.7理想气体的内能§1.8理想气体的绝热过程§1.9理想气体的卡诺循环§1.10热力学第二定

2、律§1.11卡诺定律新课内容§1.12热力学温标§1.13克劳修斯等式和不等式§1.14熵和热力学基本方程§1.15理想气体的熵§1.16热力学第二定律的数学表述§1.17熵增加原理的简单应用§1.18自由能和吉布斯函数§1.10热力学第二定律克劳修斯表述开尔文表述定律的两种表述:实质:指出一切与热现象有关的实际过程都有其自发的进行方向，是不可逆的。一个过程是否可逆实际上是由初态和终态的相互关系决定。§1.11卡诺定理所有工作于两个一定温度之间的热机，以可逆机的效率为最高。所有工作于两个一定温度之间的可逆热机效率相等.课

3、程回顾§1.12热力学温标不依赖任何测温物质水的三相点的温度为273.16K可逆卡诺热机的效率§1.13克劳修斯等式和不等式=:可逆<:不可逆从热源吸收的热量课程回顾§1.10热力学第二定律（开尔文表述）§1.13克劳修斯等式和不等式§1.11卡诺定律§1.12热力学温标§1.14熵和热力学基本方程§1.16热力学第二定律的数学表述课程回顾可逆过程不可逆过程§1.14熵和热力学基本方程可逆R’ABRR,R’可逆初态A和终态B给定后与可逆过程的路径无关RR’为两任意可逆过程初态A和终态B给定与可逆过程的路径无关克劳修斯根据

4、这个性质引进了一个态函数:entropy一、2.熵是系统态函数。态确定，熵定。宏观角度理解熵：1.上式给出的是熵差;积分路径为任意可逆的过程3.熵是广延量，具有可加性。4.熵变的微分形式积分因子←核心地位5.吸热与熵变关系：可逆过程吸热直接与系统熵变联系，显示熵在能量转化中作用。entropy熵二、热力学基本方程推导来自可逆过程，但与过程无关(1.14.5)(1.14.6)外界对系统做的功一般形式：说明：综合热一、二定律，给出了相邻两平衡态状态变量USV增量关系§1.15理想气体的熵1mol理气消去P若温度范围变化不大n

5、mol理气(1.15.1)根据熵的广延性若温度范围变化不大nmol理气(1.15.1)消去V理想气体的熵的两种表达式求得一个系统熵函数表达式后，只要将初终态的状态变量代入相减，便可求得过程前后熵变。（不论是否可逆）[例]一理想气体，经准静态等温过程，体积由VA变为VB。求过程前后气体熵变。解：初态（T,VA）的熵终态（T,VB）的熵熵变讨论：气体从热源吸热气体放热给热源§1.16热力学第二定律的数学表述熵克劳修斯等式和不等式{克劳修斯表述: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。开尔文表述:不可能从单一热源吸

6、热使之完全变成有用的功而不引起其它的变化。数学表述1.数学表述AB微过程等号对应可逆过程，Ｔ为热源温度热源温度系统温度2.熵增加原理绝热过程系统经绝热过程由初态变到终态，它的熵永不减少。1.数学表述熵在可逆绝热过程中不变，在不可逆绝热过程后增加。给出热二律对过程限制系统可能变化3.初终态为非平衡态，熵增原理仍然正确系统熵为各部分熵之和。把系统分为许多小部分，每部分可视为局域平衡态；（广延性）绝热过程1).孤立系统的熵永不减少，孤立系统所发生的不可逆过程总是朝着熵增加的方向进行的。4.熵增加原理的应用3).克劳修斯的宇宙“

7、热寂论”玻耳兹曼的批判：“涨落”的观点；恩格斯的批判：“各种运动形态相互转化的可能性是永不消灭的”*引力主导的膨胀宇宙绝热过程孤立系统2).统计意义：孤立系统发生的不可逆过程总是朝着混乱度增加方向进行。1).孤立系统的熵永不减少，孤立系统所发生的不可逆过程总是朝着熵增加的方向进行的。4.熵增加原理的应用§1.18自由能和吉布斯函数讨论特殊物理条件下热力学过程进行的方向熵增加原理绝热过程等温过程等温等压过程判断绝热过程进行方向定义----自由能(“态函数”)1.等温过程等温过程中，系统对外所做的功-W不大于其自由能的减少。

8、系统在过程中与恒温热源T接触，由初态A到终态B自由能的减少是等温过程系统所能获得的最大功。等温过程系统对外做功上限假如只有体积变化功，那么：等温等容过程中，系统的自由能永不增加。等温过程中，系统对外所做的功-W不大于其自由能的减少。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。1.F是态函数。等