热力学重要概念考点题型.doc

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1、热力学重要概念和考点★一般重要★★尤其重要★★★特别重要★★★★极其重要★★★什么是平衡态？如何描述平衡态？简单系（物质的量不变的均匀系）有几个独立参量？【解析】当描述系统各种宏观性质的物理量（即热力学量或宏观物理量）取得定值，且不随时间变化时，我们称系统处于平衡态。反过来，当系统处于某个特定的平衡态时，系统的一切热力学量取得特定值，不随时间变化（除非平衡被打破）。平衡态可以用状态参量或状态函数来描述。所谓状态参量就是我们选择用来描述系统状态的热力学量，而状态函数通常指较为复杂或较为抽象的热力学量，常常用较简单参量的函数来表示，故称为状态函数（热力学中温度T、

2、内能U、焓H、熵S、自由能F，吉布斯函数G这几个热力学量常常被看作其他参量的函数，其中温度也常常被看作简单参量。事实上状态参量和状态函数并无本质的区别，简单参量同样可以表示为复杂参量的函数，因此我们又将状态参量和状态函数统称为系统的状态量）。对于特定的系统要充分描述系统的状态，需要使用特定数目的状态参量。对简单系，只需两个独立参量就可以充分描述系统状态；而其它的状态参量或状态函数总可以表示为这两个独立参量的二元函数。★温度的宏观定义，建立该定义的依据是什么？温度是一切互为热平衡系统的公共属性，即一切互为热平衡的系统具有相同的温度。依据是热力学第零定律（表述略）

3、。★写出气体定容温度计的实际气体经验温标和理想气体温标的形式。理想气体温标和热力学温标的关系。略★★★理想气体物态方程和1mol范氏气体的物态方程。导出范氏气体摩尔内能的函数表达式（以T，Vm为独立参量）【解析】要求记忆！特别提醒要记的是1mol范氏气体，nmol的既难记又没有用处！【提示】导出范氏气体摩尔内能的函数表达式8先写出摩尔内能的全微分，第二项偏导数用能态方程表出，根据物态方程计算有关偏导数，化简后，积分。★★★内能、热量、功的概念和闭系的热力学第一定律的表达式（微元表达式和常见表达式）。【解析】内能是系统内部一切形式能量的总和，其定义是ΔU=Ws，

4、其中Ws为绝热功。焦耳大量热功当量实验的结果表明：在绝热条件下，外界对系统的做功量仅与系统的初态和终态有关，与过程的具体细节无关。这一结论表明，系统一定存在某种状态函数，绝热功可以表示为这一函数在终态和初态的函数值之差，这一函数就是（系统的）内能。内能的重要性质：内能是状态函数（与过程无关），内能是广延量（其他因素不变时，与物质的量成正比）。一个封闭系统（物质的量不变的系统），系统和外界之间不存在物质交换，但可以存在能量交换，实验表明能量交换的方式只存在两种。其中因系统和外界之间存在温差而导致的能量交换称为传热，这一方式能量交换的数量称为热量。而除此之外的能量

5、交换方式统称为做功。热量和功都是过程量，其存在与否以及大小不仅取决于系统的状态，还取决于系统变化的具体方式（过程的细节）。当系统处于某一平衡态时，不存在功和热量的概念。仅当系统在外界作用下发生一个过程，系统从某一初态变成某一终态时，才存在热和功的概念。对于特定的初态和另一特定的终态，不同的过程细节，做功量和传热量都可以不同。但热功之和即内能的变化量一定相同（内能是状态函数！请透彻理解！）。闭系热力学第一定律的常见表达式ΔU=Q+W（当外界对封闭系统系统传热Q，同时做功W时，将引起系统的内能变化，变化量为热功数量之和）。微元表达式dU=đQ+đW（意义请自行理解

6、）。★★★什么是准静态过程？怎样的条件下才能发生准静态过程？【解析】系统发生一过程中经历的任意中间态（包括初态和终态）都是平衡态或无限趋近于平衡态，这样的过程称为准静态过程。仅当系统和外界的所有强度量（我们目前见到的主要是温度、压强、化学势，三者分别决定了热平衡、力平衡和相平衡）时刻相等，或仅相差无穷小的条件下，才能发生准静态过程。相差有限大小一定发生非准静态过程，也就是不可逆过程。★★★★微元体积功的一般表达式。准静态过程功的几何意义？准静态循环过程功的几何意义？等容过程，等压过程，理想气体可逆等温过程，理想气体可逆绝热过程，理想气体绝热自由膨胀过程（焦耳实

7、验）的功、内能变（ΔU）和热量的计算。8【解析】đW=-pedV，p具有下标e表示外界施于系统的压强。对准静态过程（即可逆过程，本课程中不区分这两个概念），外界的压强必须时时等于系统的压强（否则一定发生非准静态过程），故准静态过程微元体积功可表为đW=-pdV。其中无下标的p表示系统的压强。准静态过程功的表达式就是上式的积分W=-∫pdV，在p-V图上该积分的几何意义显然就是代表该准静态过程的曲线下方的面积（务必准确理解！！考题中出现大分值）。准静态循环过程功的几何意义是p-V图上循环过程围成的闭合曲线的面积，同时也是T-S图上循环过程围成的闭合曲线的面积（务

8、必准确理解！！同时参见习题1.23）。