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《《热 力 学》课件：第二章 均匀物质的热力学性质.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。
1、第二章均匀物质的热力学性质基本内容：麦克斯韦关系及简单应用气体的节流过程和绝热膨胀过程特性函数§2-1内能、焓、自由能和吉布斯函数全微分一.热力学函数U,H,F,G的全微分热力学基本微分方程：dU=TdS–pdV由H=U+pV、F=U–TS和G=H–TS易得：dH=TdS+VdpdF=–SdT–pdVdG=–SdT+VdpH=U+pV得dH=dU+pdV+Vdp将dU=TdS–pdV代入上式dH=(TdS–pdV)+pdV+VdpdH=TdS+Vdp二.麦克斯韦(Maxwell)关系U=U(S,V)dU=TdS–pdV同理：比较dH=TdS+VdpdF=–SdT–pdV
2、dG=–SdT+VdpH=H(S,p)F=F(T,V)G=G(T,P)因为则内能一.能态方程和定容热容量§2-2麦克斯韦关系的简单应用dU=TdS–pdV又故第一式给出了温度不变时,系统内能随体积的变化率与物态方程的关系，称为能态方程；第二式是定容热容量。这正是焦耳定律。(1)对于理想气体,pV=nRT，显然有：讨论：(2)对于范氏气体（1mol），实际气体的内能不仅与温度有关，而且与体积有关。二.焓态方程和定压热容量焓dH=TdS+Vdp第一式给出了温度不变时,系统焓随压强的变化率与物态方程的关系，称为焓态方程。第二式是定压热容量。三.简单系统的最后一步应用了关系式：
3、熵可写成S(T,p)=S(T,V(T,p))，利用复合函数求导法则，可得：完全由物态方程决定对理想气体：例1求证绝热压缩系数与等温压缩系数值比等于定容热容量与定压热容量之比。证明：故=例2求证证明：§2-3气体的绝热膨胀过程和节流过程一.绝热膨胀假设为准静态过程，因此是可逆过程，对绝热膨胀过程，熵不变，温度随压强的变化率为：由Maxwell关系二.气体的节流过程气体节流过程是1852年焦耳和汤姆孙所做的多孔塞实验中所发生的过程。实验表明：气体在节流过程前后，温度发生变化。此现象称为焦耳—汤姆孙效应。若节流后气体温度降低，称为正焦耳—汤姆孙效应；若节流后气体温度升高，称为
4、负焦耳—汤姆孙效应。多孔塞实验：V1，p1V2，p2多孔塞节流过程中,外界对这部分气体所作的功为：因过程是绝热的，Q=0，所以,由热力学第一定律可得:U2－U1=W+Q=p1V1－p2V2即：H2=H1节流过程是等焓过程焦—汤系数讨论：(1)理想气体pV=nRT理想气体经节流过程后，温度不变。(2)实际气体气体经节流过程后，温度降低。气体经节流过程后，温度升高。气体经节流过程后，温度不变。时的温度称为反转温度称为反转曲线例：昂尼斯物态方程：以上讨论的这两个过程是获取低温的常用方法。对于1K以下的低温，则要用绝热去磁来获得。在相同的压强降落下，气体在准静态绝热膨胀中的温度
5、降落大于节流过程中的温度降落：§2-4基本热力学函数的确定在所引进的热力学函数中，最基本的是：物态方程、内能和熵。其它热力学函数均可由它们导出。一.以T,V为状态参量物态方程：内能：p=p(T,V)(由实验得到)熵：二.以T,p为状态参量物态方程：V=V(T,p)(由实验得到)焓：熵：例题1：求1mol范德瓦尔斯气体的内能和熵解：由物态方程：得内能：熵：最后得：例题2：以T,p为状态参量，求1mol理想气体的焓、熵和吉布斯函数解：焓：熵：吉布斯函数：Gm=Hm–TSm或通常将Gm写成：例题3：简单固体的物态方程为试求其内能和熵。解：§2-5特性函数在适当选择独立变量条件
6、下，只要知道系统的一个热力学函数，就可以用只求偏导数的方法，求出系统的其他基本热力学函数，从而完全确定均匀系统的平衡性质。这个热力学函数就称为特性函数，相应的变量叫做自然变量。一.以T,V为独立变量——自由能F(T,V)物态方程：熵：内能：吉布斯--亥姆霍兹方程(Gibbs—Helmholtz)二.以T,p为独立变量——吉布斯函数G(T,p)物态方程：熵：三.液体表面系统状态参量：表面系统简单系统–pdAA–pdVV也称为吉布斯--亥姆霍兹方程(Gibbs—Helmholtz)表面系统的热力学函数物态方程：液体的表面张力系数就是单位表面积的自由能。实验测得σ与A无关
