第二章熱力學(xué)第一定律概念及公式總結(jié)

第二章熱力學(xué)第一定律2.3熱力學(xué)基本概念1.系統(tǒng)：隔離系統(tǒng)：沒有物質(zhì)或能量的交換封閉系統(tǒng)：有能量交換敞開系統(tǒng)：有能量或物質(zhì)的交換2.熱力學(xué)平衡態(tài)：（當(dāng)系統(tǒng)的各種性質(zhì)不隨時(shí)間而改變，則系統(tǒng)就處于熱力學(xué)平衡狀態(tài)）熱力學(xué)必須同時(shí)滿足的條件平衡：熱動(dòng)平衡、力學(xué)平衡、相平衡、化學(xué)平衡。2.3.1狀態(tài)函數(shù)(當(dāng)系統(tǒng)的狀態(tài)發(fā)生變化時(shí)，它的一系列性質(zhì)也隨之變化，改變的多少取決于始態(tài)和終態(tài))【異途同歸，值變相等；周而復(fù)始，數(shù)值還原】《m、T、ρ、、V、濃度、黏度、折光率、熱力學(xué)能、焓、熵》2.3.2狀態(tài)方程與系統(tǒng)性質(zhì)有關(guān)的函數(shù)2.3.3過程和途徑2.3.3.1常見的變化過程有：等溫過程：只有始終態(tài)溫度不變恒溫過程：在過程中溫度一直持續(xù)不變等壓過程：始終態(tài)壓力相等且等于環(huán)境溫度等容過程：系統(tǒng)變化過程中體積不變（剛性容器）絕熱過程：系統(tǒng)與環(huán)境沒有熱交換（爆炸、快速燃燒）Q=0環(huán)狀過程：系統(tǒng)經(jīng)一系列變化又回到了原來的狀態(tài)、、、狀態(tài)函數(shù)的變化值僅取決于系統(tǒng)的始終態(tài)，而與中間具體的變化無關(guān)。過程函數(shù)的特點(diǎn)：只有系統(tǒng)發(fā)生一個(gè)變化時(shí)才有過程函數(shù)過程函數(shù)不僅與始終態(tài)有關(guān)還與途徑有關(guān)沒有全微分，只有微小量。用、表示環(huán)積分不一定為0（不一定）2.3.4熱和功熱的本質(zhì)是分子無規(guī)則運(yùn)動(dòng)強(qiáng)度的一種體現(xiàn)，系統(tǒng)內(nèi)部的能量交換不可能是熱。功和熱都不是狀態(tài)函數(shù)，其值與過程無關(guān)。2.4熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)能是指系統(tǒng)內(nèi)分子運(yùn)動(dòng)的平動(dòng)能、轉(zhuǎn)動(dòng)能、振動(dòng)能、電子及核的能量，以及分子與分子之間相互作用的位能等能量的總和。文字表述：第一類永動(dòng)機(jī)是不可能造成的（既不靠外界提供能量，本身也不減少能量，卻可以不斷對外做功的機(jī)器稱為第一類永動(dòng)機(jī)）能量總量在轉(zhuǎn)化過程中保持不變系統(tǒng)熱力學(xué)能的變化是：系統(tǒng)發(fā)生微小變化，熱力學(xué)能的變化為：（狀態(tài)函數(shù)）對于物質(zhì)的量為定值的封閉系統(tǒng)，則微小變量的熱力學(xué)能變化可以表示為：2.5準(zhǔn)靜態(tài)過程與可逆過程2.5.1功與過程系統(tǒng)做的膨脹功為：膨脹功分為：自由膨脹（向真空膨脹）<W=0>：外壓為零的膨脹過程，由于=0所以，，系統(tǒng)對外不做功。外壓始終維持恒定：多次等外壓膨脹：外壓總是比內(nèi)壓小一個(gè)無限小的膨脹：（理想氣體且溫度恒定）膨脹功需要注意的：是環(huán)境壓力而非系統(tǒng)壓力；不論系統(tǒng)是膨脹還是壓縮，體積功都用表示；只有這個(gè)量才是體積功，而、、都不是體積功；等溫可逆膨脹過程中系統(tǒng)對環(huán)境做最大功；等溫可逆壓縮過程中環(huán)境對系統(tǒng)做最小功；外壓分布越多，系統(tǒng)對外所做的功也就越大。理想氣體：宏觀上，理想氣體是一種無限稀薄的氣體，遵從理想氣體狀態(tài)方程和焦耳內(nèi)能定律。實(shí)際氣體：氣體分子本身占有容積，分子之間存在作用力氣體。2.6焓（）2.6.1等容且不做非膨脹功條件下有：、、、2.6.2等壓不做非膨脹功條件下有：2.7熱容：系統(tǒng)升高單位熱力學(xué)溫度時(shí)所吸收的熱定壓熱容：定容熱容：定壓摩爾熱容：定容摩爾熱容：、是廣度性質(zhì)的狀態(tài)函數(shù)，而、是強(qiáng)度性質(zhì)的狀態(tài)函數(shù)2.8熱力學(xué)第一定律對理想氣體的應(yīng)用2.8.1對于理想氣體，在等容不做非膨脹功的條件下：對于理想氣體，在等壓不做非膨脹功的條件下：2.8.2理想氣體的、之差（適用于任何均勻系統(tǒng)）理想氣體下，、2.8.3絕熱過程的功和過程方程式（Q=0）：在絕熱過程中，Q=0，在不作非膨脹功時(shí)，或?yàn)槌?shù)、絕熱過程中溫度一定變化，當(dāng)絕熱膨脹時(shí)系統(tǒng)對外做功，熱力學(xué)能一定下降，系統(tǒng)溫度必然降低；當(dāng)絕熱過程壓縮時(shí)，環(huán)境對系統(tǒng)做功，熱力學(xué)能一定增加，系統(tǒng)溫度上升。絕熱過程膨脹時(shí)，T實(shí)際氣體>T理想氣體絕熱過程壓縮時(shí)，T理想氣體>T實(shí)際氣體由有則有此式無論是否與有關(guān)均能成立。若是常數(shù)，對于單原子理想氣體、對雙原子分子理想氣體。、、、、絕熱可逆過程中的功：AP（1）==（適用于理想氣體）AP（1）B2.8.4Carnot循環(huán)B（4）（2）AB:（4）（2）（3）VCDAD:（3）VCD過程（1）：等溫可逆膨脹、、過程（2）：絕熱可逆膨脹、過程（3）：等溫可逆壓縮、、、、過程（4）：絕熱可逆壓縮、、以上四個(gè)過程構(gòu)成一個(gè)可逆循環(huán)，系統(tǒng)又回到了始態(tài)：、、、=（與對消）=【、、】2.8.5熱機(jī)效率：將熱機(jī)對環(huán)境所做的功與從高溫?zé)嵩此盏臒嶂然蛩詿釞C(jī)效率小于1或2.10J-T效應(yīng)---實(shí)際氣體的和：2.10.1節(jié)流：由于存在阻力，流體的壓力降低；J-T效應(yīng)：節(jié)流前后T不同的現(xiàn)象。節(jié)流膨脹：維持一定壓力差的絕熱膨脹過程?！竟?jié)流過程是個(gè)等焓過程，即絕熱等焓過程】氣體經(jīng)膨脹后的溫度變化與壓力變化的7645123T比值用微分表示為，為焦-湯系數(shù)。7645123T理想氣體，；實(shí)際氣體，P氣體的等焓線不一定為零P氣體的等焓線2.10.2實(shí)際氣體的和、、在等溫下在等溫下當(dāng)體積變