八、热力学基础
热力学知识：热力学中的热力学基本理论
热力学知识：热力学中的热力学基本理论热力学是自然科学领域中研究热、能量和物质相互关系的学科，是物理学、化学、工程学和生物学等学科之间交叉融合的前沿领域。
热力学基本理论是热力学的基础，它描述了热力学系统中的能量和物质的宏观行为及其相互作用关系，是理解和应用热力学的关键。
一、热力学基本概念1.系统和环境在热力学中，我们通常将研究对象称之为“系统”，而将实验室外部相对于系统的部分称为“环境”。
系统和环境之间可以有热、功和物质的变化，系统和环境总是通过一种或多种形式的相互作用联系在一起。
热力学系统可以分为开放系统、闭合系统和孤立系统三种类型。
开放系统可以与周围环境进行质量交换，闭合系统在保持质量不变的同时可以与环境进行能、质量交换，而孤立系统不能与环境进行质量和能量的交换。
热力学函数是热力学系统中各种状态量之间的函数关系，可以描述热力学系统中的各种宏观参数。
其中，压力、温度、体积和摩尔数这四个参数成为状态变量，它们的变化直接决定了热力学系统的状态。
热力学函数包括内能、焓、自由能和吉布斯自由能等。
内能是热力学系统中所有微观粒子的能量和，焓是内能和体积之积，自由能是内能和温度乘积减去体积和摩尔数乘积的和，而吉布斯自由能则是内能、压强、温度、体积和摩尔数的函数。
3.热力学过程热力学过程是指在热力学系统中，各种状态量随着时间的推移而发生变化的过程。
热力学过程可以分为等温过程、等压过程、等体过程、绝热过程等。
在等温过程中，热力学系统的温度保持不变，而压强和体积发生变化；在等压过程中，热力学系统的压强保持不变，而体积和温度发生变化。
等体过程和等温过程非常相似，只是不同的状态方程和热力学函数在等体过程中起作用。
热力学定律是描述热力学系统中能量守恒和热力学过程的基本法则。
目前，人们已经发现了四条基本热力学定律，分别为零热力学定律、第一热力学定律、第二热力学定律和第三热力学定律。
1.零热力学定律零热力学定律说的是，如果两个热力学系统和第三个热力学系统达到热平衡，则这三个热力学系统之间既可以相互交换热量，又可以相互交换功、质量等，其温度是相等的。
热力学基础概念
熱力學基礎概念热力学是涉及能量转移和能量转换的科学领域，也是应用广泛的学科。
在热力学中，流体力学、热学和热力学等科学领域交叉与融合，形成了一整套基础概念。
第一、热力学第一定律热力学第一定律是指热力学过程能量守恒的法则。
它是体系内能量变化率等于系统输入输出热量的代数和。
也可以用公式表示为：ΔU = Q - W其中，ΔU是体系内能的变化量，Q是系统扫过界面的热传输热量，W是系统内部做功的能量。
第二、热力学第二定律热力学第二定律又被称为熵增原理，它是指系统内部不可逆过程会导致熵不断增加，即越来越趋向于混乱无序的现象。
它表明热能不可能完全转化为功，即热力学第一定律的贡献无法全部用于完成功。
热力学第二定律的表达式为：dS≥đQ/T其中，S为熵，T为温度，dQ为热量变化量。
第三、热力学第三定律热力学第三定律是指在绝对零度时体系的熵为零。
这个定律使得我们能够得到绝对零度时热力学量的精确值。
热力学第三定律表述了热力学基本定律的最彻底的结果之一。
在热力学中，还有一些基本热学量，它们在研究中发挥着重要的作用。
一、温度温度是指物体分子的热运动程度，它是一个物理量。
热力学中一般用开尔文温标(K)来表示，绝对零度时，温度为0K(K=℃+273.16)。
二、热容热容指的是物体吸收一定热量后，温度上升的程度。
热容也有一个量纲，单位为焦尔/千克·开尔文(J/K)。
三、比热容比热容指的是单位质量物体吸收一定热量后温度上升的程度。
它与热容不同，比热容也有自己的计量单位，单位为焦尔/千克·开尔文(J/(kg K))。
四、焓焓是在热力学中是一个非常重要的量，它是体积、温度和压强的函数。
焓通常指“黏性流体”的单位质量和“不可压缩流体”的单位成分的体积能量。
它通常用J/kg来表示。
从本文我们可以初步的了解了一些基础热力学中的常见概念。
在实践中，更深入的学习和探索还需要一个良好的科学氛围和相关知识的丰富度。
热力学基础知识
热力学基础知识热力学是一门研究能量转化与传递的学科，是自然科学的基础。
热力学的概念源于研究热与功之间的相互转化关系，以及能量在物质之间的传递过程。
本文将通过介绍热力学的基本概念、热力学定律和热力学过程，帮助读者了解热力学的基础知识。
1. 热力学的基本概念热力学研究的对象是宏观体系，即指由大量微观粒子组成的物质系统。
热力学通过对体系的宏观性质进行观察和测量，来揭示物质和能量之间的关系。
热力学的基本概念包括系统、热、功、状态函数等。
系统是热力学研究的对象，可以是孤立系统、封闭系统或开放系统。
孤立系统与外界不进行物质和能量交换，封闭系统与外界可以进行能量交换但不进行物质交换，开放系统则可以进行物质和能量的交换。
热是能量的一种传递方式，是由高温物体向低温物体传递的能量。
热的传递方式有导热、对流和辐射。
功是对系统做的物质微观粒子在宏观层面的效果，是由于力的作用而引起物体位移的过程中所做的功。
例如，当一个物体被推动时，根据物体受力和运动方向的关系，可以计算出所做的功。
状态函数是由系统的状态决定的宏观性质，不依赖于热力学过程的路径，只与初态和终态有关。
常见的状态函数有温度、压力、体积等。
2. 热力学定律热力学定律是热力学基础知识的核心内容，揭示了宏观物质之间相互作用的规律。
第一定律：能量守恒定律，能量既不能被创造，也不能被消灭，只能从一种形式转化为另一种形式。
热力学第一定律表达了能量的守恒关系，即系统的内能变化等于吸收的热量与做的功的差。
第二定律：热力学第二定律描述了自然界的能量传递过程中不可逆的方向。
它说明热量会自发地从高温物体传递到低温物体，而不会反向传递。
热力学第二定律还提出了热力学箭头的概念，即自然界中某些过程的方向是不可逆的。
第三定律：热力学第三定律说明在绝对零度（0K）下，熵（系统的无序程度）将趋于最低值。
此定律进一步阐述了热力学中的温标和熵的概念。
3. 热力学过程热力学过程描述了系统由一个状态转变为另一个状态的过程。
物理热力学基础
物理热力学基础物理热力学是物理学的一个分支，研究与能量转化形式和能量的守恒定律有关的物质系统的性质和行为。
本文将介绍物理热力学的基础知识，包括热力学系统、热力学过程、状态函数和热力学定律等。
一、热力学系统热力学研究的对象称为热力学系统。
热力学系统可以是开放系统、封闭系统或孤立系统。
开放系统与外界物质和能量交换，封闭系统只与外界能量交换，而孤立系统既不与外界物质交换也不与外界能量交换。
二、热力学过程热力学过程是指系统从一个状态变化到另一个状态的过程。
热力学过程可分为可逆过程和不可逆过程。
可逆过程可以在任意时刻反转，而不可逆过程则不可逆转。
三、状态函数状态函数是描述热力学系统状态的函数，与路径无关。
最常用的状态函数是内能、焓和熵。
内能是系统所含全部微观粒子的能量总和，焓是指定压力下的内能，而熵是系统的无序程度的度量。
四、热力学定律热力学定律是描述热力学系统行为的定律，包括能量守恒定律、熵的增加定律和温度的传递定律。
1. 能量守恒定律：系统的能量不会自发减少，只会从一种形式转化为另一种形式。
2. 熵的增加定律：孤立系统的熵总是增加，不会减少。
这意味着自然界中的过程是趋于无序的。
3. 温度的传递定律：热量会自发地从温度较高的物体传递到温度较低的物体，直到两者的温度相等。
这是因为热量传递会增加系统的总熵。
总结：物理热力学是研究能量转化和能量守恒的物理学分支。
热力学系统可以是开放、封闭或孤立的。
热力学过程可以是可逆或不可逆的。
状态函数是描述系统状态的函数，常用的状态函数有内能、焓和熵。
热力学定律包括能量守恒、熵的增加和温度的传递定律。
这些基础知识是理解和应用物理热力学的基础。
大学物理 第八章 热力学基础
CV
2019/5/21
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§8.2 热力学第一定律
热力学基础
§8.2.1 热力学第一定律 本质：包括热现象在内的能量守恒和转换定律。
E2 E1 W Q (E2 E1) W E W
Q
dQ dE dW
Q
E E2 E1
W
+ 系统吸热 内能增加 系统对外界做功
系统放热 内能减少 外界对系统做功
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热力学基础
热力学第一定律适用于任何系统(气液固)的任何过 程(非准静态过程也适用),
Q E PdV
热力学第一定律的另一叙述：第一类永动机 是不可 能制成的。
第一类永动机：Q = 0， E = 0 ，A > 0的机器;
过一系列变化后又回一开始的状态，用W1表示外界对 气体做的功，W2表示气体对外界做的功，Q1表示气体 吸收的热量，Q2表示气体放出的热量，则在整个过程中 一定有（ A ）
A．Q1—Q2=W2—W1 ; B．Q1=Q2
C．W1=W2 ;
D．Q1>Q2
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【例8-4】如图,一个四周绝热的气缸热,力中学基间础 有 一固定的用导热材料制成的导热板C把气缸分 成 A.B 两部分,D是一绝热活塞, A中盛有 1mol He, B中盛有1mol N2, 今外界缓慢地
等压膨胀过程 V2>V1 , A>0 又T2>T1, 即E2-E1>0 ∴Q>0 。气体吸收的热量，一部分用于内能的增加，
一部分用于对外作功；
等压压缩过程 A<0 ， T2<T1, 即E2－E1<0 ∴Q<0 。
热力学基础
§7.1 §7.2 §7.3 §7.4 §7.5 §7.6 §7.7 §7.8
热力学基础
内能 功和热量 准静态过程 热力学第一定律 气体的摩尔热容量 绝热过程 循环过程 卡诺循环 热力学第二定律 热力学第二定律的统计意义 玻尔兹曼熵 卡诺定理 克劳修斯熵
§7.1 热力学的一些基本概念
一、内能 功和热量 1.态函数
每一时刻系统都无限接近于平衡态的过程。
由一系列依次接替的平衡态组成。 对 “无限缓慢” 的实际过程的近似描述。
无限缓慢： 微小变化时间 >> 驰豫时间 弛豫时间：系统由非平衡态趋于平衡态所需时间
§ 7.2 热力学第一定律
一、热力学第一定律
1.
数学表式
Q E A
对微小变化过程
பைடு நூலகம்d Q dE d A
RT
RT ln V2
V2
V1
等温
RT ln
p1
p2
RT ln
p1
0
p2
绝热
PV = 常量 dQ g-1 V T = 常量 0 g-1 - g = P T 常量
g
cV T
0
p2V2 p1V1 cV T 1
§7.5 循环过程 卡诺循环
一、 循环过程
系统的工作物质，经一系列变化过程又回到了初始状态，如果 每一段过程都是平衡过程，表现在 P—V 图上就是： P a P P a
Q
Q
A
Q
E
热量从高温物体传到低温物 体的过程是不可逆的！
（3）气体的自由膨胀过程
气体不须任何外界的帮助即从左室扩散到 整个容器，是否也可以不须外界任何帮助就回到左室 呢？ 不行！
热力学基础热力学基础热力学基础热力学基础
U = U (T , p, n)
若是 n 有定值的封闭系统，则对于微小变化
dU
如果是
∂U ∂U = dT + dp ∂T p ∂p T
U = U (T ,V )
dU
∂U ∂U = dT + dV ∂T V ∂V T
Q=0
系统没有对外
∆U = 0
从Gay-Lussac-Joule 实验得到： 理想气体在自由膨胀中温度不变，热力学能不变 理想气体的热力学能和焓仅是温度的函数 设理想气体的热力学能是 T , V 的函数
∂U ∂U dU = dT + dV ∂T V ∂V T
第四章
热力学第一定律
能量守恒定律 到1850年，科学界公认能量守恒定律是自 然界的普遍规律之一。能量守恒与转化定律可 表述为： 自然界的一切物质都具有能量，能量有各 种不同形式，能够从一种形式转化为另一种形 式，但在转化过程中，能量的总值不变。
热力学能 系统总能量通常有三部分组成： （1）系统整体运动的动能 （2）系统在外力场中的位能 （3）热力学能，也称为内能 热力学中一般只考虑静止的系统，无整体运 动，不考虑外力场的作用，所以只注意热力学能 热力学能是指系统内部能量的总和，包括分子 运动的平动能、分子内的转动能、振动能、电子能、 核能以及各种粒子之间的相互作用位能等。
U
(T )
Gay-Lussac-Joule 实验 Gay-Lussac在1807年，Joule在1843年分别 做了如下实验： 将两个容量相等的 容器，放在水浴中，左 球充满气体，右球为真 空（上图） 打开活塞，气体由 左球冲入右球，达平衡 （下图）
Gay-Lussac-Joule 实验 Gay-Lussac在1807年，Joule在1843年分别 做了如下实验： 气体和水浴温度均未变
热力学基础PPT课件
REPORTING
目录
• 热力学基本概念与定律 • 热力学过程与循环 • 热力学第二定律与熵增原理 • 理想气体状态方程及应用 • 热力学在能源利用和环境保护中应用
PART 01
热力学基本概念与定律
REPORTING
热力学系统及其分类
孤立系统
与外界没有物质和能量交换的系统。
一切实际过程都是不可逆过程。
热力学温标及其特点
热力学温标 热力学温标是由热力学第二定律引出的与测温物质无关的理想温标。
热力学温度T与摄氏温度t的关系为：T=t+273.15K。
热力学温标及其特点
01
02
03
04
热力学温标的特点
热力学温标的零点为绝对零度 ，即-273.15℃。
热力学温标与测温物质的性质 无关，因此更为客观和准确。
01
可逆过程
02
系统经过某一过程从状态1变到状态2后，如果能使系统 和环境都完全复原，则这样的过程称为可逆过程。
03
可逆过程是一种理想化的抽象过程，实际上并不存在。
04
不可逆过程
05
系统经过某一过程从状态1变到状态2后，无论采用何种 方法都不能使系统和环境都完全复原，则这样的过程称为 不可逆过程。
06
PART 03
热力学第二定律与熵增原 理
REPORTING
热力学第二定律表述及意义
热力学第二定律的两种表述
01
04
热力学第二定律的意义
克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物 体传到高温物体。
02
05
揭示了自然界中宏观过程的方向性。
开尔文表述：不可能从单一热源取热，使 之完全变为有用功而不产生其他影响。
热力学基础知识点总结
热力学基础知识点总结
热力学是研究能量转化与传递规律的科学，主要包括以下基础知识点：
1. 系统与环境：热力学研究的对象是一个被称为系统的物体、组织或区域，而系统与其周围的一切被称为环境。
2. 状态量与过程量：状态量是描述系统状态的量，如温度、压力、体积等，它们只依赖于系统的初始和最终状态；而过程量是描述系统变化过程中的性质，如热量、功等。
3. 热平衡与温度：当两个物体处于热平衡时，它们之间不存在热量的净传递，此时它们的温度相等。
4. 热传递与热传导：热传递是指热量从高温物体流向低温物体的过程，可以通过热传导、辐射和对流等方式实现。
热传导是通过物质分子间的碰撞传递热量的过程。
5. 热容与比热容：热容是指物体吸收或释放单位温度变化所需的热量，而比热容是单位质量物质所需的热量。
6. 理想气体状态方程：理想气体状态方程描述了理想气体的压力、体积和温度之间的关系，常用的方程有理想气体状态方程
（PV=nRT）和绝热过程公式（PV^γ=常数）。
7. 熵与熵增：熵是描述系统无序度的物理量，熵增原理表明在孤立系统中，熵总是增加的。
8. 热力学第一定律：热力学第一定律是能量守恒定律在热力学中的表现，它表明能量可以从一个形式转化为另一个形式，但总能量守恒。
9. 热力学第二定律：热力学第二定律是描述热量传递方向性的原理，它指出热量只能从高温物体传递到低温物体，不会自发地从低温物体传递到高温物体。
10. 吉布斯自由能：吉布斯自由能是描述系统在恒温、恒压条件下的可用能量，通过最小化吉布斯自由能可以预测系统的平衡态。
这些是热力学基础知识点的概述，它们在热力学的研究和应用中扮演着重要的角色。
物理八年级知识点苏科版
物理八年级知识点苏科版【原创版】目录1.物理八年级知识点概述2.苏科版物理八年级知识点详解2.1 力和运动2.2 压强和浮力2.3 简单机械2.4 功和能2.5 热力学基础正文一、物理八年级知识点概述物理八年级知识点主要涵盖了力和运动、压强和浮力、简单机械、功和能、热力学基础等方面内容。
这些知识点为学生打下了扎实的物理基础，培养了学生的实验操作能力和思维能力，为进一步学习高中物理知识奠定了基础。
二、苏科版物理八年级知识点详解2.1 力和运动力和运动这一章节主要介绍了力的概念、分类、作用效果以及牛顿第一、二、三定律等内容。
此外，还涉及了运动的描述、速度、加速度等基本概念。
2.2 压强和浮力压强和浮力这一章节主要讲解了压强的概念、计算方法以及液体压强与深度、角度的关系。
同时，介绍了浮力的产生、计算方法以及浮力的应用，如浮力的利用、潜水艇原理等。
2.3 简单机械简单机械这一章节主要包括杠杆、滑轮、斜面、动滑轮、定滑轮等常见简单机械的原理、分类和应用。
通过学习这些内容，学生可以了解到简单机械在生产和生活中的重要作用。
2.4 功和能功和能这一章节主要讲解了功的概念、计算方法以及功和能的关系。
此外，还包括了机械效率、功率等概念的讲解，为学生进一步学习能量守恒定律、热力学定律等打下基础。
2.5 热力学基础热力学基础这一章节主要介绍了热力学的基本概念，如热量、比热容、热传递、热平衡等。
同时，讲解了热力学第一定律和第二定律，为学生进一步学习热力学知识打下基础。
综上所述，苏科版物理八年级知识点涵盖了力和运动、压强和浮力、简单机械、功和能、热力学基础等方面内容，为学生提供了全面、系统的物理知识体系。
热力学基础
熵增原理：系 统总是朝着熵 增的方向发展， 即系统越来越
混乱。
焓变：表示系统 在过程中吸收或 释放的热量，焓 变等于系统吸收 的热量减去系统
释放的热量。
4
热力学的应用领域
能源和环境
热力学在能源领域的应 用：提高能源利用效率，
减少能源消耗
热力学在环境保护领域 的应用：减少污染，改
善环境质量
热力学在可再生能源领 域的应用：太阳能、风 能、水能等可再生能源
热力学第二定律：熵增原理，表示在一个自发过程中，系统的熵总是增加的。
热力学第三定律：绝对零度定律，表示当温度接近绝对零度时，系统的熵趋于零。
热力学的发展历程
17世纪：热力 学的萌芽阶段， 主要研究热现 象和热力学定 律
18世纪：热力 学的发展阶段， 建立了热力学 第一定律和第 二定律
19世纪：热力 学的成熟阶段， 建立了热力学 第三定律和统 计热力学
能
生物医学工程
热力学在生物医学工程中的应用：如热力学在生物医学仪器设计、生物医学材料研究中的应用。
热力学在生物医学工程中的重要性：如热力学原理在生物医学工程中的指导作用，以及热力学在生物医学工程中的创新应用。
热力学在生物医学工程中的挑战：如热力学在生物医学工程中的难点和挑战，以及如何克服这些挑战。 热力学在生物医学工程中的发展趋势：如热力学在生物医学工程中的发展趋势和前景，以及如何把握这些发展趋势。
热力学基础
XX, a click to unlimited possibilities
汇报人：XX
目录
热力学的定义 和历史
热力学的四个 基本定律
热力学的基本 概念
热力学的应用 领域
热力学的未来 发展
热力学基础知识
二、压力 垂直作用在单位面积上的力称为压力，以符号P表示，这就 是物理学上所称的压强.按分子运动论的观点，压力是气体的 大量分子向容器壁面撞击所产生的平均结果。若气体作用在 器壁面积A上的垂直作用力为F，那么该壁上的压力为: P＝F/A 压力通常用各种压力计来测定。这些压力计的测量原理部是 建立在力的平衡的基础上。由于压力计本身处于大气压力Pb 作用下，因此压力计上测得的压力是工质的真实压力和大气 压力Pb的差值，是一个相对压力，称为表压力或工作压力， 用符号Pg表示，而工质的实际压力称绝对压力，用P表示。 P, Pg 和Pb之间的关系是： P＝Pb+Pg
热力学基础识
樟洋电厂 运行部
第一节
热力学定律
一、热力学第零定律 定义：与第三个系统处于热平衡的两个系统，彼此也处于 热平衡。 热力学第零定律是进行体系测量的基本依据。1）、 可以通过使两个体系相接触，并观察这两个体系的性质是 否发生变化而判断这两个体系是否已经达到平衡。2）、 当外界条件不发生变化时，已经达成热平衡状态的体系， 其内部的温度是均匀分布的，并具有确定不变的温度值。 3）、一切互为平衡的体系具有相同的温度，所以，一个 体系的温度可以通过另一个与之平衡的体系的温度来表达； 或者也可以通过第三个体系的温度来表达。
t，c
w0 q2 T2 1 1 q1 q1 T1
即：
q2 q1 T2 T1
对于任意的可逆循环， 如图所示循环1A2B1。假 如用一组可逆绝热线将它分 割成无数个微元循环，当绝 热线间隔极小时，例如绝热 线ad与 bc 间隔极小，ab 段温度差极小，接近于定温 过程，同理cd段也是定温 过程，那么微元循环abcda。 就是由两个可逆绝热过程与 两个可逆定温过程组成的微 小卡诺循环。
第八章 热力学作业(答案)
第八章 热力学基础一、选择题［ A ］1.（基础训练4）一定量理想气体从体积V 1，膨胀到体积V 2分别经历的过程是：A →B 等压过程，A →C 等温过程；A →D 绝热过程，其中吸热量最多的过程(A)是A →B. (B)是A →C. (C)是A →D.(D)既是A →B 也是A →C , 两过程吸热一样多。
【提示】功即过程曲线下的面积，由图可知AD AC AB A A A >>； 根据热力学第一定律：E A Q ∆+= AD 绝热过程：0=Q ； AC 等温过程：AC A Q =；AB 等压过程：AB AB E A Q ∆+=，且0>∆AB E［ B ］2.（基础训练6）如图所示，一绝热密闭的容器，用隔板分成相等的两部分，左边盛有一定量的理想气体，压强为p 0，右边为真空．今将隔板抽去，气体自由膨胀，当气体达到平衡时，气体的压强是(A) p 0． (B) p 0 / 2． (C) 2γp 0． (D) p 0 / 2γ． 【提示】该过程是绝热自由膨胀：Q=0，A=0；根据热力学第一定律Q A E =+∆得 0E ∆=，∴0T T =；根据状态方程pV RT ν=得00p V pV =；已知02V V =，∴0/2p p =.［ D ］3.（基础训练10）一定量的气体作绝热自由膨胀，设其热力学能增量为E ∆，熵增量为S ∆，则应有 (A) 0......0=∆<∆S E (B) 0......0>∆<∆S E ． (C) 0......0=∆=∆S E ． (D) 0......0>∆=∆S E【提示】由上题分析知：0=∆E ；而绝热自由膨胀过程是孤立系统中的不可逆过程，故熵增加。
［ D ］4.（自测提高1）质量一定的理想气体，从相同状态出发，分别经历等温过程、等压过程和绝热过程，使其体积增加1倍．那么气体温度的改变(绝对值)在 (A) 绝热过程中最大，等压过程中最小． (B) 绝热过程中最大，等温过程中最小． (C) 等压过程中最大，绝热过程中最小．(D) 等压过程中最大，等温过程中最小． 【提示】如图。
热力学基础知识
热力学基础知识热力学是物理学的一个分支，研究热现象和热能转化的规律。
在我们生活中，也可以看到许多与热力学有关的现象，比如汽车引擎的工作、空调的制冷、发热体的加热等等。
在接下来的文章中，我们将深入了解一些热力学的基本概念和原理。
一、热力学的基本概念1. 温度和热量温度是描述物体热度的物理量，单位是摄氏度（℃）、开尔文（K）、华氏度（℉）等。
热量是指热能的转移量，单位是焦耳（J）、卡路里（cal）等。
两者的联系可以用下面的公式表示：Q=m×c×ΔT其中，Q表示热量，m表示物体质量，c表示物体的热容量，ΔT表示物体温度变化量。
此外，还有一个重要的物理量叫做热力学摩尔容量，指的是单位量物质在温度变化1K时所吸收的热量，单位是焦/摩尔-开尔文（J/mol-K）。
2. 热力学第一定律热力学第一定律也叫做能量守恒定律，指的是能量不能被创造或毁灭，只能从一种形式转化为另一种形式，并且总能量守恒。
从热观点来看，热量也是一种能量，因此热能也具有守恒性质。
3. 热力学第二定律热力学第二定律是一个非常重要的定律，它规定了热能转化的方向性，即热量只能从高温物体流向低温物体，不可能反向。
这个定律也成为热力学的增熵定律，指的是一个孤立系统的熵（混乱度）只可能增加，而不可能减小。
二、热力学的应用1. 热力学循环热力学循环是指通过对气体或液体的加热或冷却来产生机械功或者热量，再将剩余的热量排放到外界，从而实现能量转化的过程。
熟悉汽车工作原理的人应该都知道，汽车引擎就是一种热力学循环系统，通过燃烧汽油来加热气体，从而产生机械功驱动车轮，同时排放废气。
2. 热力学平衡当物体的温度相同时，此时物体达到了热力学平衡，它们之间的热量不再交换。
但是，这并不意味着温度相同的两个物体一定热力学平衡。
比如，在室内放着一瓶冰水和一只热汤的碗，虽然它们的温度都是20℃，但是它们内部的热量分布不同，因此不能说它们处于热力学平衡状态。
热力学基础
汽液平衡，饱和压力、饱和温度
2、定压加热汽化过程
五种状态；
干度；
(1)
(2)
(3)
(4)
(5)
● 饱和状态 (Saturated state) 当汽化速度 = 液化速度时，宏观上气、液两相保持 一定的相对数量，系统处于动态平衡—饱和状态。
◇ 饱和温度，ts (Ts) —饱和状态的温度
◇ 饱和压力，ps— 饱和状态的压力
t=ts
t>ts
干度（dryness）
定义：湿蒸汽中干饱和蒸汽的质量分数，用x表示。
干度x＝
湿蒸汽中含干蒸汽的质量 湿蒸汽的总质量
x m汽 m汽 m液
饱和水
x＝0
湿饱和蒸汽 0<x<1
干饱和蒸汽 x＝1
● 湿度 y=1–x 表示湿蒸汽中饱和水的含量。
第五节 水蒸气
• 预热阶段：未饱和水区
• 气化阶段：饱和水区（湿蒸汽区）
• 准平衡过程 特点：自动恢复；实线示图；
• 可逆过程 特点：准平衡过程+ 无能量耗散； 实际过程均为不可逆过程；
★ 可逆过程熵的变化： 系统吸热 q 0, ds 0 熵增； 系统放热 q 0, ds 0 熵减； 绝热过程 q 0, ds 0 熵不变。
(可逆绝热过程）
可逆绝热过程又称等熵过程。
（表明与实际气体的区别）
（2) 状态方程式：
pv= RgT 2、理想气体的比热
定义：单位物量的工质，温度升高或降低一度所吸收 的热量。
c = (δq/dT)
注意：三种不同单位。
第三节 理想气体
3、定容比热、定压比热：
cv= (∂u/∂T)v = du/dT (理想气体)
化学热力学基础
化学热力学基础热力学是研究物质能量转化与传递规律的学科，它在化学中起着重要的作用。
化学热力学是热力学在化学中的应用，它研究化学反应中的能量变化、熵变以及自由能的变化。
本文将介绍化学热力学的基础知识，包括能量、熵和自由能的概念，以及它们在化学反应中的应用。
一、能量能量是物质存在和运动的基本属性，也是化学反应中的核心概念。
在化学热力学中，常用的能量单位是焦耳（J），它表示物质发生转换时释放或吸收的能量。
能量可以按照不同的形式进行分类，包括动能、势能和内能等。
动能是物体由于运动而具有的能量，它与物体的质量和速度有关。
势能是物体由于位置而具有的能量，如重力势能、电位能等。
内能是物质分子或原子内部的能量，包括分子的振动、转动和电子的能级等。
在化学反应中，能量可以从一个物质转移到另一个物质，或由一个形式转化为另一个形式。
根据能量守恒定律，能量在转移和转化过程中总量保持不变。
二、熵熵是描述物质混乱程度的物理量，也是化学热力学中的重要概念。
熵的单位是焦耳/开尔文（J/K）。
熵的增加代表物质的混乱程度增加，而熵的减少代表物质的有序程度增加。
根据熵的定义，封闭系统内熵的增加是不可逆的，即系统的熵在不受外界干扰情况下只能增加或保持不变，而不会减少。
化学反应中的熵变是反应前后熵的差值。
当化学反应导致物质的混合或混乱程度增加时，反应的熵变为正值；当化学反应导致物质的有序程度增加时，反应的熵变为负值。
三、自由能自由能是热力学中一个基本概念，它表示系统进行非体积功（P-V 功）时可利用的能量。
自由能的单位与能量相同，为焦耳（J）。
在化学反应中，可以根据自由能的变化来判断反应的进行方向和可逆性。
当自由能变化为负值时，反应是可逆的，可自发进行；而当自由能变化为正值时，反应是不可逆的，需要外界输入能量才能进行。
化学反应的自由能变化可以用自由能变化（ΔG）来表示。
ΔG与反应的熵变（ΔS）和焓变（ΔH）之间存在着关系：ΔG = ΔH - TΔS，其中T为温度（单位为开尔文）。
热力学基础知识点总结
热力学基础知识点总结热力学是研究能量转化和传递的物理学分支，它研究了热量、温度和能量之间的关系。
在热力学中，有一些基础知识点是我们必须要了解的。
本文将对热力学的一些基础知识点进行总结和介绍。
一、热力学系统和热力学过程热力学系统是指我们要研究的对象，可以是一个物体、一组物体或者一个系统。
热力学过程是系统从一个状态到另一个状态的变化过程，可以是恒温过程、绝热过程等。
在热力学中，我们通常通过观察系统的性质变化来研究热力学过程。
二、热力学函数热力学函数是描述热力学系统性质的函数，常见的热力学函数有内能、焓、自由能和吉布斯自由能等。
内能是系统热力学性质的基本函数，它是系统的微观状态和能量之间的函数关系。
焓是在恒压条件下的热力学函数，它对应于系统对外做功的能力。
自由能是系统的可用能量，它对应于系统在恒温恒容条件下对外做功的能力。
吉布斯自由能是系统在恒温恒压条件下的可用能量，它对应于系统在外界条件不变的情况下能够发生的最大非体积功。
三、热力学定律热力学定律是热力学研究的基本规律，包括零th定律、第一定律、第二定律和第三定律。
零th定律指出当两个物体与第三个物体处于热平衡时，它们之间也处于热平衡。
第一定律是能量守恒定律，它指出能量可以转化形式，但不能被创造或破坏。
第二定律是热力学不可逆性定律，它指出任何一个孤立系统的熵都不会减少，即系统总是趋于混乱。
第三定律是关于绝对零度的定律，它指出在0K时，系统的熵为零。
四、热力学平衡和热力学态热力学平衡是指系统内各部分之间不存在宏观差异，不再发生宏观的变化。
热力学态是指系统所处的状态，它可以通过温度、压力等宏观性质来描述。
在热力学中，我们通常通过热力学函数的变化来研究系统的平衡和态的变化。
五、热力学的应用热力学是一门广泛应用于工程和科学领域的学科，它在能源转换、化学反应、材料科学等方面有着重要的应用。
热力学的应用可以帮助我们理解和优化能量转化和传递的过程，提高能源利用效率。
热力学基础知识点总结
热力学基础知识点总结热力学是研究热现象中物质系统在平衡时的性质和建立能量的平衡关系，以及状态发生变化时系统与外界相互作用（包括能量传递和转换）的学科。
以下是对热力学基础知识点的详细总结。
一、热力学系统与状态热力学系统是指被研究的对象，它可以是一个封闭的容器中的气体，也可以是一个热机的工作物质等。
根据系统与外界的物质和能量交换情况，热力学系统可分为三类：1、孤立系统：与外界既无物质交换，也无能量交换。
2、封闭系统：与外界只有能量交换，无物质交换。
3、开放系统：与外界既有物质交换，又有能量交换。
系统的状态是由一些宏观物理量来描述的，比如压强（P）、体积（V）、温度（T）等，这些物理量被称为状态参量。
当系统的状态参量确定时，系统的状态就确定了。
二、热力学第零定律如果两个热力学系统中的每一个都与第三个热力学系统处于热平衡（温度相同），那么它们彼此也必定处于热平衡。
这一定律为温度的测量提供了理论依据。
三、热力学第一定律热力学第一定律就是能量守恒定律在热现象中的应用。
其表达式为：ΔU ＝ Q ＋ W，其中ΔU 表示系统内能的变化，Q 表示系统吸收的热量，W 表示系统对外所做的功。
当系统从外界吸收热量时，Q 为正；向外界放出热量时，Q 为负。
当系统对外做功时，W 为正；外界对系统做功时，W 为负。
例如，在一个绝热容器中，有一个热的物体和一个冷的物体，热的物体向冷的物体传热，最终两者温度相同。
这个过程中，没有对外做功或外界对系统做功，也没有与外界进行热交换，系统的内能变化就等于热传递的热量。
四、热力学第二定律热力学第二定律有多种表述方式，常见的有克劳修斯表述和开尔文表述。
克劳修斯表述：热量不能自发地从低温物体传到高温物体。
开尔文表述：不可能从单一热源吸取热量，使之完全变为有用功而不产生其他影响。
热力学第二定律揭示了热现象的方向性和不可逆性。
例如，热机在工作过程中，总是会有一部分能量以废热的形式散失到环境中，无法将所有的输入能量都转化为有用功。
热力学基础知识点
热力学基础知识点热力学是物理学中涉及能量转化和传递的分支学科，用于研究物质的宏观关系。
本文将介绍热力学的基本概念和相关知识点。
1. 系统和环境热力学中将要研究的物体或物质称为系统，而系统周围的一切都被称为环境。
系统和环境是通过能量和物质的交换相互联系在一起的。
2. 状态函数状态函数是描述系统状态的物理量，与路径无关。
其中，最常见的状态函数是内能（U）、体积（V）、压力（P）和温度（T）。
内能表示系统的总能量，体积表示系统占据的空间大小，压力表示系统内部的分子运动产生的压强，温度表示系统内部分子的平均动能。
3. 热力学第一定律热力学第一定律也称为能量守恒定律，它表明能量既不能被创造也不能被销毁，只能在不同形式之间转化或传递。
根据热力学第一定律，系统的能量变化等于从环境传递给系统的热量（Q）减去系统对环境做功（W）所得。
4. 热容热容是指单位质量物质在温度变化时吸收或释放的热量。
具体地说，热容可以分为定压热容（Cp）和定容热容（Cv）。
定压热容表示在恒定压力下物质的热容，而定容热容表示在不允许体积发生变化的情况下物质的热容。
5. 热力学第二定律热力学第二定律阐述了物理系统自发过程的方向性，即系统在孤立状态下会趋向自发变化，使得熵增加。
熵是衡量系统无序程度的物理量，热力学第二定律指明了熵在孤立系统中不会减少的方向。
6. 热力学循环热力学循环是一个系统完成一次完整的运动后，回到初始状态的过程。
常见的热力学循环包括卡诺循环、斯特林循环和朗肯循环等。
这些循环通过能量的转化和传递实现了各种实用机械和热力学系统的工作。
7. 相变相变是物质在一定条件下从一种相态转化为另一种相态的过程。
常见的相变包括固态到液态的熔化、液态到气态的汽化、液态到固态的凝固等。
相变与热力学中的热量交换密切相关。
8. 热力学平衡热力学平衡是指系统各部分之间没有任何不均匀性或者不稳定性，系统处于平衡状态下。
根据热力学平衡原理，系统通过热传递、物质传递或机械传递达到平衡状态。
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Q A E 3279 .8 ( J )
（2） A
RT ln
V2 V1
8 . 31 ( 273 20 ) ln 2 1687 . 7 ( J )
5 2 5 2
E C V T
RT
8 . 31 60 1246 . 5 ( J )
Q A E 2934 .2 ( J )
大学物理
2.有一定量的理想气体，其压强按 p 2 的规律变化， V V C 是个常量。求气体从容积 增加到1 所做的功，该理 V2 想气体的温度是升高还是降低？ 解：气体所做的功为
A
c
V2
pdV
C V
V1
V2
C V
2
dV C (
1 V2
1 V1
)
V1
上式用
A C ( 1 V2
解：(1)
1
Q2 Q1
1
2 . 09 10 3 . 34 10
4 4
37 . 4 %
0 1
T2 T1
1
300 600
50 2) A Q 1 0 3 .34 10 4 50 % 1 .67 10 4 ( J )
pV
代入得
M M mol R (T 2 T1 ) 0
1 V1
) ( p 2V 2 p 1V 1 )
即 T 2 T1 ，可见理想气体温度是降低的
大学物理
3．以理想气体为工作热质的热机循环，如图所示。 试证明其效率为:
1
V1 V 2 1
527℃的低温热源放热，若热机在最大可能效率下工作、
且吸热为2000焦耳，热机作功约为
（A）400J；
（C）1600J；
（B）1450J；
（D）2000J。
答：A
大学物理
二、填空题：
1．一定量的理想气体从同一初态a(P0 ,V0 )出发，分
别经两个准静态过程ab和ac，b点的压强为P1，c点的
体积为V1 ，如图所示，若两个过程中系统吸收的热 cp 量相同，则该气体的 _________________。 cv p p1 b 1 p p0 V1 c 1 p a V V0
(D)先保持V不变而使它的P减小,接着保持P不变而使它V膨胀.
答：D
大学物理
2．压强、体积和温度都相同（常温条件）的氧气和 氦气在等压过程中吸收了相等的热量，它们对外作的 功之比为 答：C （A）1:1； （B）5:9； （C）5:7； （D）9:5。 3．在功与热的转变过程中,下面的那些叙述是正确的？ （A）能制成一种循环动作的热机,只从一个热源吸取热 量,使之完全变为有用功； （B）其他循环的热机效率不可能达到可逆卡诺机的效 率,因此可逆卡诺机效率最高； 答：D （C）热量不可能从低温物体传到高温物体； （D）绝热过程对外作正功，则系统的内能必减少。
p
c
b
a
O
d
V
大学物理
三、计算题：
1．1mol的氢气,在压强为1.0×105Pa、温度为20℃时,其 体积为V0。今使它经以下两种过程达到同一状态:（1） 先保持体积不变，加热使其温度升高到80℃，然后令 它作等温膨胀，体积变为原体积的2倍；（2）先使它
作等温膨胀至原体积的2倍，然后保持体积不变，加热
大学物理
4．在P-V图上有两条曲线abc和adc,由此可以得出以下
结论: （A）其中一条是绝热线，另一条是等温线； （B）两个过程吸收的热量相同； （C）两个过程中系统对外作的功相等；
（D）两个过程中系统的内能变化相同。
p
a
答：D
d O
b
c
V
大学物理
5．一热机由温度为727℃的高温热源吸热，向温度为
1
0
O
V0
V1
大学物理
2．一卡诺热机从373K的高温热源吸热,向273K的低温 热源放热,若该热机从高温热源吸收1000J热量,则该热
268.1J 机所做的功A=________________,放出热量 731.9J Q2=________________。 概率 3．从统计意义来解释：不可逆过程实质是一个_______ 概率大的状态 的转变过程。一切实际过程都向着_________________
P1 P 1 2
p
p1
绝热
p2
V O
V2
V1
大学物理
证明：
Q1 M M mol C V T CV R ( p 1V 2 p 2V 2 )
Q2
M M mol
C P T
C
p
R
( p 2V 1 p 2V 2 )
1 ( 1 (
使其温度升到80℃。试分别计算以上两种过程中吸收
的热量，气体对外作的功和内能的增量；并在P-V图上
表示两过程。
大学物理
解：（1）
E CV T
A RT ln V2 V1
5 2
RT
5 2
8 . 31 60 1246 . 5 ( J )
8 . 31 ( 273 80 ) ln 2 2033 . 3 ( J )
Q2 Q1
1
C p ( p 2V1 p 2V 2 ) C V ( p1V 2 p 2V 2 )
V1 V2 p1 p2
1) 1)
大学物理
4． 一热机每秒从高温热源（T1=600K）吸取热量 Q1=3.34×104J，做功后向低温热源（T2=300K）放 出热量Q2=2.09×104J，（1）问它的效率是多少？ 它是不是可逆机？（2）如果尽可能地提高热机的 效率，问每秒从高温热源吸热3.34×104J，则每秒 最多能做多少功？
大学物理
物理作业8 参考解答
一、选择题：
1．一定量的理想气体,处在某一初始状态,现在要使它的温度经过 一系列状态变化后回到初始状态的温度,可能实现的过程为 (A)先保持P不变而使它的V膨胀,接着保持V不变而增大P; (B)先保持P不变而使它的V减小,接着保持V不变而减小P;
(C)先保持V不变而使它的P增大,接着保持P不变而使它V膨胀;
的方向进行。
大学物理
4．如图所示，一理想气体系统由状态a沿acb到达状
态b，系统吸收热量350J，而系统做功为130J。（1） 经过过程adb，系统对外做功40J，则系统吸收的热量
260J Q=__________。
（2）当系统由状态b沿曲线ba返回状态a时，外界对 系统做功为60J，则系统吸收的热量Q=___________。 -280J