热力学统计物理总复习知识点说课材料

热力学统计物理总复

习知识点

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热力学部分

第一章 热力学的基本规律

1、热力学与统计物理学所研究的对象：由大量微观粒子组成的宏观物质系统

其中所要研究的系统可分为三类

孤立系：与其他物体既没有物质交换也没有能量交换的系统；

闭系：与外界有能量交换但没有物质交换的系统；

开系：与外界既有能量交换又有物质交换的系统。

2、热力学系统平衡状态的四种参量：几何参量、力学参量、化学参量和电磁参

量。

3、一个物理性质均匀的热力学系统称为一个相；根据相的数量，可以分为单相

系和复相系。

4、热平衡定律(热力学第零定律）：如果两个物体各自与第三个物体达到热平

衡，它们彼此也处在热平衡.

5、符合玻意耳定律、阿氏定律和理想气体温标的气体称为理想气体。

6、范德瓦尔斯方程是考虑了气体分子之间的相互作用力（排斥力和吸引力）,

对理想气体状态方程作了修正之后的实际气体的物态方程。

7、准静态过程：过程由无限靠近的平衡态组成，过程进行的每一步，系统都处

于平衡态。

8、准静态过程外界对气体所作的功：，外界对气体所作的功是个

过程量。

9、绝热过程：系统状态的变化完全是机械作用或电磁作用的结果而没有受到其

他影响。绝热过程中内能U 是一个态函数：A B U U W -=

V p W d d -=

10、热力学第一定律（即能量守恒定律）表述：任何形式的能量，既不能消灭

也不能创造，只能从一种形式转换成另一种形式，在转换过程中能量的总量保

持恒定；热力学表达式：Q W U U A B +=-；微分形式：W Q U d d d +=

11、态函数焓H ：pV U H +=，等压过程：V p U H ∆+∆=∆，与热力学第一定

律的公式一比较即得：等压过程系统从外界吸收的热量等于态函数焓的增加

量。

12、焦耳定律：气体的内能只是温度的函数，与体积无关，即)(T U U =。

13．定压热容比：p

p T H C ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=；定容热容比：V V T U C ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂= 迈耶公式：

nR C C V p =- 14、绝热过程的状态方程：const =γpV ；const =γ

TV ；const 1

=-γγT p 。 15、卡诺循环过程由两个等温过程和两个绝热过程组成。正循环为卡诺热机，效率211T T -

=η，逆循环为卡诺制冷机，效率为2

11T T T -=η（只能用于卡诺热机）。

16、热力学第二定律：克劳修斯表述：不可能把热量从低温物体传到高温物体 而不引起其他变化（表明热传导过程是不可逆的）；

开尔文（汤姆孙）表述：不可能从单一热源吸收热量使之完全变成有用的功

而不引起其他变化（表明功变热的过程是不可逆的）；

另一种开氏表述：第二类永动机不可能造成的。

17、无摩擦的准静态过程是可逆过程。

18、卡诺定理：所有工作于两个一定温度T 1与T 2之间的热机，以可逆机的效率为最高。并且所有的可逆机的效率η都相等211T T -

=η，与工作物质无关，只与热源温度有关。

19、热机的效率：121Q Q -

=η，Q 1为热机从高温热源吸收的热量，Q 2为热机在低温热源放出的热量。

20、克劳修斯等式与不等式：

02211≤+T Q T Q 。 21、可逆热力学过程0=⎰T dQ ，不可逆热力学过程0<⎰T

dQ 。 22、热力学基本方程：V p S T U d d d -=。

23、熵函数是一个广延量，具有可加性；对于可逆过程，熵S 是一个态函数，积分与路径无关；对于绝热过程中，熵永不减少。

24、理想气体的熵函数S ：0ln ln S V nR T nC S V ++=；

0ln ln S p nR T nC S p +-=。

25、熵增加原理：系统经过可逆绝热过程后熵不变，经过不可逆绝热过程后熵增加，在绝热条件下熵减少的过程是不可能实现的。熵增加原理用来判断过程进行的方向和限度。

26、孤立系统内所发生的过程的方向就是熵增加的方向，若系统经绝热过程后熵不变，则此过程是可逆的；若熵增加，则此过程是不可逆的。

27、熵是系统中微观粒子作无规则运动的混乱程度的量度。

28、在等温等容过程中，系统的自由能（TS U F -=）永不增加，系统发生的不可逆过程总是朝着自由能减少的方向进行；在等温等压过程中，吉布斯函数

（pV TS U G +-=）永不增加，系统发生的不可逆过程总是朝着吉布斯函数减少的方向进行。

第二章 均匀物质的热力学性质

1

、内能、焓、自由能和吉布斯函数的全微分（记忆方法）：

Vdp TdS dH +=；Vdp SdT dG +-=；pdV SdT dF --=；pdV TdS dU -=

2、麦氏关系：V S S p V T ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ ；p

S S V p T ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ V T T p V S ⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ ；T

p p S T V ⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-=⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂ 3、获得低温的方法主要有节流过程和绝热膨胀过程；节流过程前后气体的温度发生了变化，这个效应称之为：焦耳－汤姆孙效应；对于理想气体，节流过程前后温度不变。

4、受热的物体会辐射电磁波，叫做热辐射；热平衡辐射体对电磁波的吸收和辐射达到平衡，热辐射的特性只取决于辐射体的温度，与辐射体的其他性质无关，所以说平衡辐射下，辐射体具有固定的温度。

第三章 单元系的相变

1、孤立系统达到平衡态的时候，系统的熵处于极大值状态，这是孤立系统平衡态的判据；如果极大值不止一个，则当系统处于较小的极大值的时候，系统处于亚稳平衡态。

),(d +-G ),(d ++H )

,(d --F ),(d -+U O