热力学与统计物理—第二章

§2.2 麦氏关系的简单应用
一、以T, V为状态参量
U p T p V T T V U S CV T T V T V
能态方程
CV p dS dT dV T T V
dS dU pdV T
4 d(VT 3 ) 3 4 S VT 3 S 0 3
3.物态方程 ：
1 1 p u (T ) T 4 3 3
1 c J u cu T 4 T 4 4 4
Ju T 4
斯特藩—玻耳兹曼定律
三 . 红外技术及应用
红外探测
dG
V m ( )T , p 0 ( )T ,H H p
磁致伸缩 压磁效应
G G G dT dp dH T p H
G G V , 0 m p T ,H H T , p
§2.4 热辐射的热力学理论
第二章 均匀物质的热力学性质
1. 麦克斯韦关系及应用
2. 热辐射的热力学理论
3. 磁介质热力学
§2.1 麦克斯韦关系
热力学基本微分方程：
dU T dS Yi dyi
i
四个全微分（简单系统）：
dU TdS pdV
H U pV
dH TdS Vdp dF SdT pdV
p dU CV dT T p dV T V
二
、以T, p为状态 dp T T p Tpp T
V dH C p dT V T dp T p
3. 辐射能量密度u：
U= u (T)V
4. 辐射通量密度：
单位时间内通过单位面积，向 一侧辐射的总辐射能量。
1 Ju cu 4
dA
5. 辐射压强：
1 p u 3
cdt
U= u ( T )V
1 p u 3
二 . 热辐射的热力学性质
1. 内能U ：
U u (T )V T 4V
（能态方程）
2 y 2 y x1x2 x2x1
麦克斯韦关系
F U TS
G U pV TS dG SdT Vdp
T p V S S V dU TdS pdV U T V p S S p dH TdS Vdp p G dG SdT Vdp S V p T T p T S H ( ) V F S p V T T V dF pdV SdT
H V V T p T p T
S Cp T T p
S V p T p T
焓态方程
例：求1 mol 理想气体的焓 、熵
§2.3 磁介质的热力学
居里定律：
在绝热条件下，减小磁场，磁介质的温度将下降 温度越低，制冷效果越好
三、磁致伸缩效应与压磁效应
计入磁介质体积的变化
dW = 0 H dm pdV
dU TdS 0H dm pdV
dG SdT Vdp 0 md H
磁介质的热力学基本方程
G U TS pV 0 H m
一、磁介质的热力学基本方程 磁介质的磁化功
dW = 0V H dM = 0 H dm
dU TdS 0H dm
磁介质的热力学基本方程 （忽略体积变化）
简单系统的热力学基本方程
dU TdS pdV
U V m
F
S
H
0pH
T
G
一、磁介质的热力学基本方程
dU TdS 0H dm
体胀系数

1 V 0 V T p
在绝热条件下，温度随压强的减小而降低， 温度越低制冷效果越差。
二、绝热制冷
2 绝热去磁制冷
CH m dS dT 0 d H T T H
可逆绝热过程
dS 0
CV m H T
CV T 0 H > 0 H S CH T
S m ( )T 0 ( ) H H T
dG SdT 0md H
CV p dS dT dV T T V
Cm H dS dT 0 dm T T m
CH m dS dT 0 d H T T H
一、有关热辐射的概念
1. 热辐射：
0
波长 ( m )
1.0
1.75
头部热辐射像
一、有关热辐射的概念
1. 热辐射： 2. 平衡辐射：
在辐射和吸收的能量达到平衡时， 热辐射的性质只取决于温度。
温度
平衡热辐射 物体热辐射
材料性质
3. 辐射能量密度u：
辐射场中单位体积中的能量称为辐射能量密度。 U= u V u=u(T) 平衡热辐射
U p T p V T T V
1 du 1 T u u 3 dT 3
du dT 4 u T
2. 辐射场的熵 S ：
dU T dS pdV
dS
dU pdV T
1. 内能U ：
U u (T )V T 4V
2. 辐射场的熵 S ：
CP V dS dT dp T T p
S CH T T H
磁场不变时磁介质的热容量
二、绝热制冷 1 绝热膨胀制冷
V dS dT dp T T p Cp
可逆绝热过程
dS 0
T T V TV 0 p S C p T p C p
红外通信