2022-2023學(xué)年高二物理競賽課件：開放系統(tǒng)的熱力學(xué)基本方程

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開放系統(tǒng)的熱力學(xué)基本方程2開放系統(tǒng)：系統(tǒng)中物質(zhì)的的質(zhì)量或者摩爾數(shù)是變動的。需要引進(jìn)描述系統(tǒng)物質(zhì)量變化的參量—化學(xué)參量。對于簡單的單元體系，只需引進(jìn)一個物質(zhì)的量n。則內(nèi)能U=U（S，V，n）內(nèi)能的全微分：3當(dāng)dn=0，并考慮基本方程：dU=TdS-pdV則有：設(shè)：

μ定義為化學(xué)勢，它是在S，V不變下系統(tǒng)質(zhì)量增加1mol所引起內(nèi)能的增加。開系的熱力學(xué)基本方程：dU=TdS-pdV+μdn4開系的熱力學(xué)基本方程：dU=TdS-pdV+μdndH=TdS+Vdp+μdndF=-SdT-pdV+μdndG=-SdT+Vdp+μdn由于物質(zhì)的量改變了dn所引起的熱力學(xué)函數(shù)的改變5化學(xué)勢等于等溫等壓條件下，增加1mol物質(zhì)時吉布斯函數(shù)的改變?；瘜W(xué)勢等于摩爾吉布斯函數(shù)，結(jié)論適用于單元系。由dG的全微分得到：選吉布斯函數(shù)定義化學(xué)勢：摩爾吉布斯函數(shù)6定義熱力學(xué)函數(shù)稱為熱力學(xué)勢，則有及：由知F是以T、V、n為獨立變量的特性函數(shù)

，，7二級相變（連續(xù)相變）：在相變點，兩相的化學(xué)勢和化學(xué)勢的一級偏導(dǎo)數(shù)連續(xù)，但化學(xué)勢的二級偏導(dǎo)數(shù)存在突變。即：即即

,,8特點：沒有相變潛熱和比體積突變，但是定壓比熱、定壓膨脹系數(shù)和等溫壓縮系數(shù)存在突變。

艾倫菲斯脫（Ehrenfest

）方程9n級相變：特征：相變時兩相的化學(xué)勢及一級，二級……直到（n-1）級偏導(dǎo)數(shù)連續(xù)，但n級偏導(dǎo)數(shù)發(fā)生突變。習(xí)慣上把二級以上的相變通稱為連續(xù)相變。連續(xù)相變在相變點兩相的化學(xué)勢以及化學(xué)勢的一級偏導(dǎo)數(shù)連續(xù)。連續(xù)相變的相變點稱為臨界點。10相變的分類是以吉布斯函數(shù)（或化學(xué)勢）及其導(dǎo)數(shù)的連續(xù)性為標(biāo)志。一級相變：在相變點，兩相的化學(xué)勢連續(xù)，但是化學(xué)勢的一級偏導(dǎo)數(shù)存在突變。特點：存在相變潛熱和比體積突變。通常的氣、液、固之間的相變，同素異晶的轉(zhuǎn)變是一級相變。1112第三章小結(jié)1.掌握不同系統(tǒng)的平衡判據(jù)；2.掌握開系的熱力學(xué)基本方程；3.掌握單元復(fù)相系平衡滿足的平衡條