热 力 学 基 础 总 结
07_统计热力学基础小结
核的总配分函数等于各原子的核配分函数的乘积。 q n ,total = (2s n + 1)(2 s n '+1)(2 s n "+1)... = ∏ (2 s n + 1) i
i
仅在此种近似下，核配分函数才与温度 T 无关，此时有： H n = U n = CV (n) = 0 p = -(∂An/∂V)T,n=0 An = − NkT ln qn ∂A S n = − n = Nk ln q n ∂T V , N Gn = − NkT ln qn = An 分子全配分函数 q = q t ⋅ q r ⋅ qV ⋅ qe ⋅ q n 化学反应体系的公共能量标度 按公共能量标度， q ' = ∑ g i e −(ε 0 +εi ) / kT =e −ε 0 / kT ∑ g i e −ε i / kT = e −ε 0 / kT ⋅ q 能量标度的改变只对具能量单位的量 U、H、F、G 有影响，即多一项 U0 例如：对非定位系 A = − kT ln qN + U0 N!
1
二．波尔兹曼能量分布式 N i* = N gi e − εi / kT ∑ gi e−εi /kT
i
最可几分布时 i 能级上的粒子数 e −ε i / kT 称波尔兹曼因子
Ni g e − ε i / kT = i − ε i / kT N ∑ gie
i
i 能级上的粒子数占总粒子数之比，也称能级分布数
同左
同左
CV =
∂ ln q p = NkT ∂V T , N
同左
对来自第一定律的函数（H、U、CV、p）表达式相同 对来自第二定律的函数（S、A、G）表达式不同
大学物理上册（第五版）重点总结归纳及试题详解第五章热力学基础
⼤学物理上册（第五版）重点总结归纳及试题详解第五章热⼒学基础第五章热⼒学基础⼀、基本要求1．掌握功、热量、内能的概念，理解准静态过程。
2．掌握热⼒学第⼀定律，能分析、计算理想⽓体等值过程和绝热过程中功、热量、内能的改变量。
3．掌握循环过程和卡诺循环等简单循环效率的计算。
4．了解可逆过程和不可逆过程。
5．理解热⼒学第⼆定律及其统计意义，了解熵的玻⽿兹曼表达式及其微观意义。
⼆、基本内容1. 准静态过程过程进⾏中的每⼀时刻，系统的状态都⽆限接近于平衡态。
准静态过程可以⽤状态图上的曲线表⽰。
2. 体积功pdV dA = ?=21V V pdV A功是过程量。
3. 热量系统和外界之间或两个物体之间由于温度不同⽽交换的热运动能量。
热量也是过程量。
4. 理想⽓体的内能2iE RT ν=式中ν为⽓体物质的量，R 为摩尔⽓体常量。
内能是状态量，与热⼒学过程⽆关。
5. 热容定体摩尔热容 R i dT dQ C V m V 2)(,== 定压摩尔热容 R i dT dQ C p mp 22)(,+== 迈耶公式 R C C m V m p +=,, ⽐热容⽐ ,,2p m V mC i C iγ+==6．热⼒学第⼀定律A E Q +?=dA dE dQ +=（微分形式）7．理想⽓体热⼒学过程主要公式（1）等体过程体积不变的过程，其特征是体积V =常量。
过程⽅程： =-1PT 常量系统对外做功： 0V A =系统吸收的热量：()(),21212V V m iQ vC T T v R T T =-=-系统内能的增量：()212V iE Q v R T T ?==-（2）等压过程压强不变的过程，其特征是压强P =常量。
过程⽅程： =-1VT 常量系统对外做功：()()212121V P V A PdV P V V vR T T ==-=-?系统吸收的热量： (),2112P P m i Q vC T v R T T ??=?=+-系统内能的增量： ()212iE v R T T ?=-（3）等温过程温度不变的过程，其特征是温度T =常量。
高中化学热力知识点总结
高中化学热力知识点总结一、热力学基本概念1. 热力学系统：被研究的对象，可以是固体、液体或气体。
2. 环境：系统之外的所有物体。
3. 边界：系统与环境之间的分界面。
4. 状态：系统在某一时刻的所有宏观性质的集合。
5. 状态函数：系统的宏观性质，其值只与系统的状态有关，如温度、压力、体积等。
6. 过程：系统从一个状态变化到另一个状态的一系列状态的集合。
7. 热力学平衡：系统与环境之间没有能量和物质交换的状态。
二、热力学第一定律1. 内能：系统内部所有微观粒子的动能和势能之和。
2. 热力学第一定律：能量守恒定律在热力学中的表现形式，即系统内能的变化等于系统与环境之间能量交换的净效应。
3. 热量：系统与环境之间因温度差而产生的热能传递。
4. 功：力作用在物体上并使物体发生位移所产生的能量转换。
5. 等容过程：系统体积不变的热力学过程。
6. 等压过程：系统压力不变的热力学过程。
7. 等温过程：系统温度不变的热力学过程。
三、热力学第二定律1. 熵：系统无序度的量度，也是能量分散程度的指标。
2. 热力学第二定律：自然过程总是向着熵增加的方向进行。
3. 可逆过程：系统和环境都能完全恢复原状的过程。
4. 不可逆过程：系统或环境不能完全恢复原状的过程。
5. 熵变：系统经历一个过程后熵的增加量。
四、化学反应热力学1. 化学反应：原子重新排列形成新物质的过程。
2. 反应热：化学反应发生时吸收或放出的热量。
3. 热化学方程式：表示化学反应及其伴随热量变化的方程式。
4. 燃烧热：1摩尔物质完全燃烧时放出的热量。
5. 中和热：酸和碱中和反应生成1摩尔水时放出的热量。
6. 电化学：研究化学反应与电能转换的科学。
五、溶液与电解质1. 溶液：一种或几种物质以分子或离子形式分散在另一种物质中形成的均匀混合物。
2. 饱和溶液：在一定温度下，溶质在溶剂中达到最大溶解度的溶液。
3. 电解质：在溶液或熔融状态下能导电的物质。
4. 非电解质：在溶液或熔融状态下不能导电的物质。
大学物理 第八章 热力学基础
CV
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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 。
大一热工学基础知识点总结
大一热工学基础知识点总结热工学是工程热力学的一部分，研究热能与机械能之间的转化关系以及热力系统的性质和运行规律。
在大一的学习中，我们学习了一些热工学的基础知识点，下面将对这些知识点进行总结。
一、热力学基本概念1. 系统与环境：热力学中，我们研究的对象称为系统，而系统外部的一切都称为环境。
2. 状态和过程：系统在某一时刻的特定条件下所具有的性质称为系统的状态，而系统从一个状态变化到另一个状态的过程称为过程。
3. 热平衡与热力学平衡：系统与环境之间无热交换和无功交换的状态称为热平衡，而系统内各部分之间无微观流动和无宏观运动等变化的状态称为热力学平衡。
二、热力学定律1. 第一法则（能量守恒定律）：能量不会凭空消失或产生，只能从一种形式转化为另一种形式，即能量的输入和输出必须平衡。
2. 第二法则（热力学第一定律）：能量自发流动的方向是从高温物体向低温物体，不可逆过程中总是有熵增加。
三、气体状态方程1. 理想气体状态方程：PV = nRT，其中P为气体压力，V为体积，n为物质的摩尔数，R为气体常数，T为温度。
2. van der Waals方程：(P + a/V^2)(V - b) = nRT，修正了理想气体状态方程对实际气体性质的不足。
四、热力学循环1. 卡诺循环：由两个等温过程和两个绝热过程组成的循环，是一个完全可逆的循环。
2. 热机效率：热机的等效传热效率为η = (Q1 - Q2) / Q1，其中Q1为热量输入，Q2为热量输出。
3. 逆卡诺循环：是卡诺循环的逆过程，用来冷却物体。
4. 热泵效率：热泵的等效传热效率为η = Q1 / (Q1 - Q2)，其中Q1为热量输入，Q2为热量输出。
五、热力学性质1. 焓：在常压下，单位质量物质的焓称为比焓，表示为h。
比焓可以用来计算物质的热量变化。
2. 熵：熵是一个系统的无序程度的度量，表示为S。
熵增加代表系统向着混乱状态发展。
3. 压力、体积、温度、比容、比熵等物理量之间的关系可以通过热力学过程和状态方程得到。
热力学基本概念
热力学基本概念热力学是研究热能与其他形式能量之间转化和传递规律的科学学科。
它涉及到一系列基本概念和定律，这些概念和定律是理解和应用热力学的基础。
本文将介绍热力学中的几个基本概念，包括热、温度、功、热容和熵。
一、热热是一种能量传递方式，当物体与外界存在温度差时，热就会从高温物体传递到低温物体。
热是热力学系统与外界之间的能量交换形式之一。
热的单位是焦耳（J）。
二、温度温度是表征物体热状态的物理量，它反映了物体中分子的平均热运动程度。
温度用开尔文（K）作为单位，也可以使用摄氏度（℃）或华氏度（℉）进行表示。
热力学中的零绝对温标是绝对零度，对应着开尔文的0K。
三、功功是热力学系统与外界相互作用过程中的能量传递形式之一。
当一个物体受到外力作用，同时沿着力的方向发生位移时，就会进行功的交换。
功的单位也是焦耳（J）。
四、热容热容描述了物体受热后温度变化的程度。
它是指单位质量物体温度升高1K（或1℃）所需要吸收或放出的热量。
热容的单位可以是焦耳/开尔文（J/K）、焦耳/摄氏度（J/℃）或卡路里/开尔文（cal/K）。
五、熵熵是用来描述系统无序程度的物理量。
它是热力学第二定律的核心概念，表示系统的混乱程度或无序程度。
熵的增加代表着系统趋于混乱，反之则代表着系统趋于有序。
熵的单位是焦耳/开尔文（J/K）。
在热力学中，这些基本概念相互联系、相互影响，通过热力学定律加以描述和解释。
例如，热力学第一定律表示能量守恒，即能量可以从一种形式转化为另一种形式，但总能量的数量保持不变。
热力学第二定律则说明了在孤立系统中热流只会从高温物体流向低温物体，并且系统的熵将不断增加。
通过对这些基本概念的理解和应用，我们可以更好地理解和研究能量的转化和传递过程。
热力学在能源、化学、物理等领域都有广泛的应用，并对相关工程和技术的发展起到了重要的推动作用。
总结起来，热力学基本概念包括热、温度、功、热容和熵。
这些概念相互联系、相互作用，通过热力学定律来描述和解释。
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。
热工基础课程总结
热工基础课程总结热工基础读书报告摘要:能源就是提供能量得源泉,就是人类社会生存与发展得源泉。
热工得基础课程得目得就是认识与掌握能源开发与利用得基本规律,为合理得开发与利用能源奠定理论基础。
本文就热工基础这门课程得学习进行了以下三方面得总结。
第一:说明这门课程得研究目得与研究方法;第二:简单总结各章节得主要内容与知识框架体系;第三:从个人角度论述一下学习这门课程得心得体会及意见。
关键词:能量热工学研究方法心得体会正文自然界蕴藏着丰富得能源,大部分能源就是以热能得形式或者转换为热能得形式予以利用。
因此,人们从自然界获得得得能源主要就是热能。
为了更好地直接利用热能,必须研究热量得传递规律。
1 热工基础得研究目得与研究方法1、1 研究目得热得利用方式主要有直接利用与间接利用两种。
前者如利用热能加热、蒸煮、冶炼、供暖等直接用热量为人们服务。
后者如通过个证热机把热能转化为机械能或者其她形式得能量供生产与生活使用。
能量得转换与传递就是能量利用中得核心问题,而热工基础正就是基于实际应用而用来研究能量传递与转换得科学。
传热学就就是研究热量传递过程规律得学科,为了更好地间接利用热能,必须研究热能与其她能量形式间相互转换得规律。
工程热力学就就是研究热能与机械能间相互转换得规律及方法得学科。
由工程热力学与传热学共同构成得热工学理论基础就就是主要研究热能在工程上有效利用得规律与方法得学科。
作为一门基于实际应用而产生得学科,其最终还就是要回归到实际得应用中,这样一来,就要加强对典型得热工设备得学习与掌握。
1、2研究方法热力学得研究方法有两种:宏观研究方法与微观研究方法。
宏观研究方法就是以热力学第一定律与热力学第二定律等基本定律为基础,针对具体问题采用抽象、概括、理想化简化处理得方法,抽出共性,突出本质。
建立合适得物理模型通过推理得出可靠与普遍适用得公式,解决热力过程中得实际问题。
微观研究方法就是从物质得微观基础上,应用统计学方法,将宏观物理量解释为微观量得统计平均值,从而解释热现象得本质。
热力学和动力学的基本原理
热力学和动力学的基本原理热力学和动力学是现代物理学里的两大基础分支。
热力学主要研究物质的热现象，如温度、热量、熵等；而动力学主要研究物质的动力现象，如速度、加速度、力等。
它们都是描述物质运动和变化的理论体系。
热力学的基本原理：热力学的基本假设是能量守恒定律和熵增定律。
能量守恒定律，简单来讲就是能量不能被创建或破坏，只能从一种形式转换为另一种形式。
熵增定律，也叫热力学第二定律，简单来讲是自然界趋向于无序化的过程，即物质总是从有序向无序发展。
热力学里的熵是一个非常重要的概念，它是关于物质无序化程度的度量。
熵的增加就是物质无序化程度的增加。
例如在一个孤立的热力学系统中，初始状态是热和有序的，而当加入热源时，系统内的能量增加，系统的温度也增加，从而熵也随之增加，系统开始变得越来越无序。
因热力学第二定律，我们可以得出结论：孤立系统的熵必须增加。
动力学的基本原理：动力学的基本假设是牛顿运动定律和质量守恒定律。
牛顿运动定律，简单来讲是描述物体运动状态的定律，其中物体的加速度等于作用于它上面的所有力之和除以物体的质量。
换句话说，当一个物体受到没有平衡力时，它会做匀速直线运动，而当受到一个力时，它会做加速运动。
质量守恒定律，简单来讲是物质在运动过程中质量总是不变的。
动力学中也有一些重要的概念，如能量、功和功率等。
能量是描述物体具有的运动能力的物理量，而功则是描述物体运动时所做的功的物理量。
功率则是描述单位时间内做功的物理量。
热力学和动力学都是很重要的基础性科学，它们共同构成了物理学中的核心部分。
在现代科技的发展过程中，这些理论架构也被广泛应用于各种科学研究和实际工程中，为现代社会的进步和发展做出了卓越的贡献。
总之，热力学和动力学的基本原理是成为学习这些物理学分支的前提和基础。
只有深入理解这些基本原理，我们才能更好地理解物质的本质和其运动变化的过程。
第七章 热力学基础
p1 m RT ln 由 Q =W = T T M p2
得
QT = WT = 246J
mi R(T2 − T1 ) 得 由 QV = E2 − E1 = M2 mi QV = Ed − Ec = R(Td − Tc ) M2 i = ( pdVd − pcVc ) 2 3 2 = (1× 3 − 2 × 3) ×1.013 ×10 J = −456J 2
dW = pdV,W = p(V2 −V1 )
■ 热力学第一定律的形式
(dQ ) p = dE + pdV m RdT = dE + M
热源
■ 有限等压过程 对等压过程，气体从状态Ⅰ（p、V1、T1） 对等压过程， 变到状态Ⅱ （p、V2、T2）时：
m R(T2 − T1 ) Wp = ∫ pdV = p(V2 −V1 ) = V1 M
pbVb 3.039 ×105 Pa × 2 5 pc = = = 2.026 ×10 Pa 3 Vc
在状态d 压强为p 1.013× Pa，体积为V 在状态d，压强为pd=1.013×105Pa，体积为Vd= 3L
在全过程中内能的变化△E 为末状态内能减去 初状态内能，有理想气体内能公式及理想气体状态 初状态内能，有理想气体内能公式及理想气体状态 方程得： 方程得： ∆E = Ed − Ea
E = E(T,V )
二、热与功的等效性 如图： 如图：温度都由 T1→ T2 状态发生了相同的变化。 状态发生了相同的变化。 等效 传热 —— 作功 加热 搅拌作功
因为功是能量传递的一种形式， 因为功是能量传递的一种形式，是系统能量变 化的一种量度。 所以热量也是能量传递的一种形式， 化的一种量度。 所以热量也是能量传递的一种形式， 是系统能量变化的一种量度。 是系统能量变化的一种量度。
热工基础各章总结
第一章1、平衡状态定义：在不受外界影响的条件下，工质（或系统）的状态参数不随时间变化而变化的状态。
平衡与均匀：均匀一定平衡、平衡不一定均匀平衡与稳定：稳定不一定平衡，平衡一定稳定特点：平衡状态具有确定的状态参数。
工程热力学只研究系统平衡状态的原因：平衡状态概念的提出，使整个系统可用一组统一的、并具有确定数值的状态参数来描述其状态，使热力分析大为简化。
2、状态参数状态参数是定量描述工质状态的状态量。
其性质是状态参数的变化量只取决于给定的初、终状态，与变化过程的路径无关。
如果系统经历一系列状态变化又返回初态，其所有状态参数的变化量为零。
六个基本状态参数：P V T内能焓熵3、准平衡过程定义：由一系列连续的准平衡态组成的过程称为准平衡过程，又称准静态过程。
实现条件：（1）推动过程进行的势差（压差、温差）无限小；（2）驰豫时间短，即系统从不平衡到平衡的驰豫时间远小于过程进行所用的时间。
特点：系统内外势差足够小，过程进行得足够慢，而热力系恢复平衡的速度很快，所以工程上的大多数过程都可以作为准平衡过程进行分析。
建立准平衡过程概念的好处：（1）可以用确定的状态参数描述过程；（2）可以在参数坐标图上用一条连续曲线表示过程。
4、可逆过程准平衡过程概念的提出只是为了描述系统的热力过程，但为了计算系统与外界交换的功量和热量，就必须引出可逆过程的概念。
定义：过程能沿原路径逆向进行，并且系统与外界同时返回原态而不留下任何变化。
实现条件：在满足准平衡过程条件下，还要求过程中无任何耗散效应（通过摩擦、电阻、磁阻等使功变为热的效应）建立可逆过程概念的好处：（1）由于可逆过程系统内外的势差无限小，可以认为系统内部的压力、温度与外界近似相等，因此可以用系统内的参数代替复杂、未知的外界参数，从而简化问题，使实际过程的计算成为可能，即先把实际过程当作可逆过程进行分析计算，然后再用由实验得出的经验系数加以修正；（2）由于可逆过程是没有任何能量损失的理想过程，因此，它给出了热力设备和装置能量转换的理想极限，为实际过程的改善指明了方向。
基础化学第二章化学热力学基础
系统的始态和终态，与实现变化的途径
无关。
吸热反应和放热反应
➢吸热反应：如反应中分子数增多，分 子平均动能减小，体系温度降低。
➢放热反应：如形成稳定的生成物，总 势能降低，分子热运动加剧，体系温 度升高。
➢化学反应的热效应（反应热）：化学 反应过程中只做体积功（反抗外压）， 反应后体系的温度回到起始温度时体 系所吸收（或放出）的热量。
▪
（1）若
B
B
为液相或固相B ：
B
r Hm（T，l 或 s） rUm（T，l 或 s）
▪ （2）若有气体参加反应：
r Hm (T ) rUm (T ) B pVm,B(g)
B
rUm (T ) RT B(g)
B
例2-2 正庚烷的燃烧反应为：
C7H16 (l)+11O2 (g) 7CO2 (g)+8H2O(l) 298.15 K 时，在弹式热量计（一种恒容热量计）中
根据体系与环境间物质、能量交换情况， 把系统分为三类：
（1）敞开系统：系统与环境之间既 有能量交换，又有物质交换。
（2）封闭系统：系统与环境之间只 有能量交换，没有物质交换。
（3）隔离系统：系统与环境之间既 没有能量交换，也没有物质交换。
相：系统中物理性质和化学性质完全相 同的均匀部分称为相。
➢ 相与相之间存在明显的界面。 均相系统：通常把只含有一个相的系统
标准压力 p o(100 kPa)，且表现理想气
体特性时，气态纯B的（假想）状态。 （2）液态和固态纯物质B的标准状态，
分别是在标准压力 p o 下纯液态和纯固
态物质 B 的状态。
（3）溶液中的溶剂A的标准状态，为标
热力学四大基本公式
热力学四大基本公式
热力学是研究物质的热运动的科学，它是物理学的一个分支，是研究物质的热运动的科学。
热力学的研究主要是研究物质的热运动，以及物质的热运动与其他物理量之间的关系。
热力学的研究结果表明，物质的热运动受到温度、压力、体积和其他物理量的影响。
热力学
的研究结果也表明，物质的热运动受到热力学四大基本公式的影响，这四大基本公式是：
热力学四大基本公式是指四组热力学定律，分别是第一定律、第二定律、第三定律和第四定律。
第一定律：能量守恒定律，即能量守恒定理，也称为费米定律。
它表明在任意过程中，系统的能量总和是不变的。
第二定律：熵增定律，即熵增定理，也称为莫尔定律。
它表明在任意热力学过程中，系统
的熵总是增加的。
第三定律：绝对零度定律，即绝对零度定理，也称为绝对零度温度尺定律。
它表明在理论上，温度不可能降到绝对零度，也就是零度摄氏度（-273.15摄氏度）。
第四定律：热力学第四定律是指热力学第四定理，即辛登定律。
它表明在温度相同的条件下，各种物质的熵总是相等的。
热力学四大基本公式的研究结果为热力学的研究和应用提供了重要的理论基础，它们也为热力学的应用提供了重要的理论指导。
热力学四大基本公式的研究结果也为热力学的应用提供了重要的理论指导，它们也为热力学的应用提供了重要的理论指导。
热力学四大基本
公式的研究结果也为热力学的应用提供了重要的理论指导，它们也为热力学的应用提供了
重要的理论指导。
热力学基本定律温度热量与热平衡
热力学基本定律温度热量与热平衡热力学基本定律温度、热量与热平衡热力学是一门研究能量转化与传递的学科，它涉及到许多基本定律，其中包括热力学的三大基本定律。
本文将重点探讨热力学的基本定律之一：温度、热量与热平衡。
一、热力学第一定律：能量守恒定律热力学第一定律，也被称为能量守恒定律，表明了能量在物体和系统中的转化和传递过程中会保持不变。
根据这个定律，对于封闭系统来说，系统内部的能量增量等于系统吸收的热量减去系统对外做功。
数学表达式如下：ΔE = Q - W其中，ΔE代表系统内部能量的变化，Q代表系统吸收的热量，W代表系统对外做的功。
二、热力学第二定律：热量不能自发地从低温物体传递到高温物体热力学第二定律是热力学中最重要的定律之一，它规定了热量传递的方向，即热量不能自发地从低温物体传递到高温物体。
这个定律提出了熵增原理，即孤立系统的熵总是不会减少，而是不断增加。
根据热力学第二定律，我们可以得出一个重要的结论：热量只会自发地从高温物体传递到低温物体。
这个结论被称为热力学第二定律的表述。
三、热力学第三定律：绝对零度无法达到热力学第三定律规定了绝对零度是不可能实现的。
它指出，在有限步骤内，任何系统都无法被冷却到绝对零度，即零开尔文（-273.15摄氏度）以下的温度。
这个定律的提出是基于一种被称为"冷凝定律"的现象。
根据这个定律，当物体被冷却到很低的温度时，它的熵会变得非常接近于零。
而根据热力学第二定律的熵增原理，熵必然会不断增加，所以无法将物体冷却到绝对零度。
在温度、热量与热平衡的基础上，热力学发展出了许多重要的概念和定律，如焓、熵和自由能等，这些概念和定律为我们研究能量转化和传递提供了有力的工具和方法。
总结：通过对热力学基本定律的探讨，我们可以看到温度、热量和热平衡在能量转化与传递中起到了重要的作用。
热力学第一定律告诉我们能量守恒，热力学第二定律规定了热量传递的方向，而热力学第三定律告诉我们绝对零度是无法实现的。
第1章 热力学基础
dX 0
dX X
1
2
2
X1
• 强度量状态参数： 与系统内所含工质数量无关的状态参数。 • 广延量状态参数： 与系统内所含工质数量有关的状态参数。
20
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(三)、基本状态参数 1、比体积 (Specific volume)
V v m
密度(Density)
单位 m3/kg
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热力系边界的特点
• • • • 固定边界 移动边界 真实的边界界面 假想的空间界面
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工质 实现能量相互传递与转换的物质（介质）称为工质。 如：水蒸汽、 内燃机中工作的燃气 制冷剂 常用的气态物质等。
18
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二 平衡状态及基本状态参数
过程进行得非常缓慢，平衡破坏后能自动恢复 平衡，且弛豫时间很短，过程中随时都不致远 离平衡状态。 准平衡态过程就可在p - v图上用连续曲线表 示。
●
实现准平衡态过程的条件是： 热平衡中心
(二)、可逆过程（理想过程） • 定义 如果系统完成某一热力过程后，再沿原来路径逆向返回原 来的状态，并使相互作用中所涉及到的外界也回复到原来的状 态，而不留下任何变化，则这一过程为可逆过程。 非平衡损失：热力系的非平衡态引起的损失。其中包括力 的、热的和化学的三种平衡损失。 耗散损失(效应)：通过机械摩擦阻力、液体的粘性阻力、电 阻、磁阻等而产生的不可逆损失(使功变为热的效应)
2、间接利用 将热能转化成机械能或电能。 热能－－－－机械能（或电能） (Thermal Energy -------- Mechanical Energy)
如：热力发电厂、车辆、船舶、飞机等动力装置。 为了使热能更加有效、经济地转化为机械能，必须有高效 的动力装置，这就需要掌握有关热能及其转换规律的科学－－ 工程热力学。
第七章 热力学基础
1 1 1
2
2
2
V
二、准静态过程的功、热量和内能
1.准静态过程中的功
无摩擦准静态过程，其特点是没有摩擦力，外 界在准静态过程中对系统的作用力，可以用系统本 身的状态参量来表示。
[例] 右图活塞与汽缸无摩擦，当气体作准静态压缩 或膨胀时，外界的压强Pe必等于此时气体的压强P， 否则系统在有限压差作用 dx 下，将失去平衡，称为非 静态过程。若有摩擦力存 P S Pe 在，虽然也可使过程进行 得“无限缓慢”，但Pe≠P 。
( ) Wca 0 , Qca
Eca
( ) Eabca Eab Ebc Eca Ebc Eca 0
m CVm T1 T2 7.79 103 J M
Eca Ebc 7.79 10 3 J
23
四、绝热过程
2. 摩尔热容量
1mol 物质，温度升高或降低dT 时, 吸收或放出的 热量为dQ ，则C m dQ 称该物质的摩尔热容量. dT 单位: J/ mol · 。 K 对于m´ 质量理想气体，dQ 为过程量，则有: m ( dQ )P m C Pm dT CP m , 等压摩尔热容量 ( dQ )P M dT
6
为简化问题，只考虑无摩擦准静态过程的功。 当活塞移动微小位移dx时，外力所作的元功为：
dW Fdx Pe Sdx
在该过程中系统对外界作功:
dx
S
dW PSdx PdV
W PdV
V2 V1
P
Pe
系统体积由V1变为V2，系统对外界作的总功为：
dV 0 , W 0 , 系统对外作正功；
2
⑵ 非静态过程
热力学第一定律总结
热力学第一定律总结热力学第一定律，也被称为能量守恒定律，是热力学的基础原理之一。
它描述了能量守恒的原理以及能量在热力学系统中的转化。
在研究能量流动和转化过程中，热力学第一定律起着重要的作用。
下面我们将就热力学第一定律进行一些总结和探讨。
1. 能量守恒的基本原理热力学第一定律表明了能量的守恒原理，即能量既不能被创造，也不能被毁灭，只能从一种形式转化为另一种形式。
在一个孤立系统中，能量的总量是恒定的。
这意味着能量可以在不同的形式之间转化，但总能量量不变。
2. 热力学系统的能量转化热力学第一定律描述了能量在热力学系统中的转化。
在一个封闭系统中，能量可以以各种形式存在，其中包括内能、机械能、热能等。
热力学第一定律指出了能量的转化关系，即能量的增加或减少必然意味着其他形式能量的增加或减少。
3. 内能的变化和热量传递内能是热力学系统中能量的一种形式，它包括了系统的热能和势能。
根据热力学第一定律，内能的变化等于吸收的热量减去系统所做的功。
这表示内能的改变可以通过热量的传递和功的产生来实现。
例如，当一个物体吸收热量时，它的内能增加；而当一个物体做功时，它的内能减少。
4. 热力学第一定律的应用热力学第一定律在许多领域具有广泛的应用。
在工程和能源领域，热力学第一定律被用来研究热力设备（如锅炉、热交换器等）的能量转化效率。
它也被应用于研究化学反应中的能量转化，以及天体物理学中的恒星能量生成等。
热力学第一定律提供了一个基础原理，使得科学家和工程师能够更好地理解和优化能量转化过程。
5. 热力学第一定律的局限性尽管热力学第一定律在能量转化的研究中非常有用，但它并不适用于所有情况。
例如，在微观尺度的系统中，能量的转化可能会受到量子力学效应的影响，其中能量可以以离散的形式存在。
此外，在宇宙学中，热力学第一定律也不能解释整个宇宙的能量起源和宇宙膨胀的问题。
在这些情况下，需要更加深入和细致的研究来描述能量的行为和转化过程。
总结起来，热力学第一定律是热力学研究的基础之一，它描述了能量守恒的原理以及能量在热力学系统中的转化。
化工热力学总结
等T
=0 T
积分
∆H T = 0
'
∂S ' ∂T
R =− T T
P2 ∆S T = −Rln P 1
'
（2） 对真实气体 计算式同理想气体， 等P：ΔHp，ΔSp，计算式同理想气体，但Cp≠Cp‘ 等T： 积分
∂H ∂V =V − T ∂P T ∂T P
H=u+PV G=H—TS G=H TS A=u—TS A=u TS 热一、 热一、二律
四个微分方程式
dU=TdS-pdV dH=Tds+Vdp dA=-SdT-Pdv dG=-SdT+Udp
Maxwell关系式 Maxwell关系式
第一、 第一、二关系式
计算H、S基本关系式 计算H
∂V ds = dT − dP T ∂T P Cp
化工热力学
总 结
第二章
流体的PVT关系
一．P、V、T、CP是流体的最基本性质，是热力学计算基础 是流体的最基本性质， 查找文献 实验得（实测） 实验得（实测） 计算 二．PVT数据的计算 PVT数据的计算 mol）低压、 1．理想气体：PV=RT 理想气体： （1mol）低压、高温 真实气体：主要有两种计算方法，一种EOS EOS法 2．真实气体：主要有两种计算方法，一种EOS法，另 一种普遍化关系法。 一种普遍化关系法。 （由第二章介绍方法计算） 由第二章介绍方法计算）
∂U Cv = ∂T V
∂H Cp = ∂T P
ME = M −M∗
二.热力学关系式 热力学性质的关系式，最基本的是四个微分方程， 热力学性质的关系式，最基本的是四个微分方程， 由四个微分方程式，据数学关系推导出的Maxwell 由四个微分方程式，据数学关系推导出的Maxwell 关系式。 关系式。 原始函数关系式
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H >0 确定）
；A
<0 。（选填>0, =0, <0或无法
选择题
1应对是封（闭B的单）组分均相系统，且W’=0时，
G p
T
的值
(A)<0 (B)>0 (C) =0 (D)无法判断
2 对于只做膨胀功的封闭系统的(A/T)V值是：（ B ） (A)大于零 (B) 小于零 (C) 等于零 (D)不确定
是非题
1 隔离系统的熵是守恒的。（ ） 答:
2 一定量理想气体的熵只是温度的函数。（ ） 答:
3 绝热不可逆膨胀过程中S >0，则其相反的过程 即绝热不可逆压缩过程中S <0。（ ）
答:
4 一个系统从始态到终态，只有进行可逆过程才有 熵变。（ ） 答:
5 系统从同一始态出发，经绝热不可逆过程到达的终 态，若经绝热可逆过程，则一定达不到此终态。（ ）
接测定的pVT关系和热性质等，间接求得不能直接测
定的热力学函数的变化。
变量变换法
dU
U T
V
dT
U V
T
dV
=nCV,m dT
[T
S V
T
p] dV
dH
H T
dT p
H p
T
dp
=nCp,m
dT
[T
V T
p
V
]
dp
dS
S T
V
dT
S V
T
dV
(
V nB
)T,
p,nc
(CB)
A
( nB
)T
, p,nc
(CB)
化学势 ：
； ； A
( nB )T ,v,nc (CB)
U
( nB
) S ,V
,nc
(CB)
H ( nB ) S , p,nc (CB)
3. 试比较和论证下列四种状态纯水的化学势大小顺序：
（1）373.15K，101325Pa 液态水的化学势 1； （2）373.15K，101325Pa 水蒸气的化学势 2； （3）373.15K，202650Pa 液态水的化学势 3； （4）373.15K，202650Pa 水蒸气的化学势 4。
答: 6 热力学第二定律的克劳修斯说法是：热从低温物体 传到高温物体是不可能的。 （ ）
答: 7 系统经历一个不可逆循环过程，其熵变> 0。（ ）
答:
8 系统由状态1经定温、定压过程变化到状态2，非体 积功 W′<0，且有W′>G ，则此状态变化一定能发生。 （）
答:
填空题
1 理想气体在定温条件下向真空膨胀，U = 0, H = 0, S > 0。（选择填>, <, =） 2 热力学第三定律的普朗克说法的数学表达式 为 S*(0 K, 完美晶体)=0。 3 1mol 理想气体由同一始态开始分别经可逆绝热膨胀 （Ⅰ）与不可逆绝热膨胀（Ⅱ）至相同终态温度，
变量变换法
命题：任一气体经绝热可逆膨胀后压力一定降 低吗？与等温可逆膨胀相比结果怎么样？
本命题即研究二个偏微商性质及其比较：
(P V )S 及(P V )T
经变量变换法可得：
(P V )S (P V )T CP CV 1
变量变换法
• 不同的教科书对变量变换法有大致相同的 表述
热力学函数间的关系及其应用 几个热力学函数间的关系 各类过程中热力学函数的变化
0，即T2
T2
根据 pV=nRT, 所以，V2V2’
典型例题——综合题:
例3：将一小玻璃瓶放入真空容器中，瓶中已封入 1 mol液态水(100℃，1013 kPa)，真空容器恰好能容 纳1 mol水蒸气(100℃，1013 kPa)。若保持整个系统 的温度为100℃，将小瓶击破后，水全部气化为水蒸 气。试计算此过程的Q，W，U，S，A，G。
由已知，得 H = 4064 kJ， W = 0 ； U = H－( pV )≈H－pVg≈H－nRT
= ( 4064－1×8314×373 × 103) kJ = 3754 kJ
S H 40.64 103 J 109.0J·K1
T
373K
A = U－TS = ( 3754－4064 ) J =－310 kJ
G = H－TS = 0 Q = U－W = U = 3754 kJ
AT< W ， 故为不可逆过程。
若 p2= p2'，试证明 V2 V2。
逆 热可
(T2,p2, V2)
绝
(T1,p1, V1)
绝
热
不
可
逆 (T2',p2',V2')
一定量纯理想气体由同一始态, 分别经绝热可逆膨胀至(T2,p2, V2)和经
绝热不可逆膨胀至(T2',p2',V2') , 若 P2 P2，试证明 V2 V2 。
变量变换法存在于物理化学教学的全过 程中，是一种普遍的研究方法。
标准状态法
• 基于热力学函数绝对值无法得知 • 采用确定的标准态（真实的或虚拟的），
• 表示为与标准态差值的方法，如
S m y (B,相态,T) =
S
y m
(B,相态,T)－
S
y m
(B,0
K)
Bg Byg,T RTln pB/py
=
nCV,m dT T
p dV T V
dG= – SdT + Vdp dGT= Vdp
变量变换法
• 在物理化学中有一类热力学量，如热力学能 （U）、焓（H）、熵（S）、吉布斯自由能 （G）等不能确定其绝对值，也不能用实验直 接测定，而另一类可通过实验直接测量的热力 学量有温度（T）、压力（p）等。
热力学基础总结
热力学问题的中心：热力学基本方程
热力学第一定律与第二定律相结合，得到一个热
力学网络。
dU= Q + W
封闭系统
dU= Q + WV dU=TdS – pdV
W´=0
可逆
dH=TdS + Vdp
dA= – SdT – pdV
dG= – SdT + Vdp
借助于热力学基本方程和Maxwell关系式，可由直
证:
(T1,p1, V1)
p 绝
绝
热 热
可 逆 (T2,
Sr
不
可
Sir
逆
2, V2)
定
Sp
压 过
程
p (T2', 2',V2')
因为，Sr Sir S p 0,而Sir 0
所以：Sp 0,
Sp
2 Qr
1T
2 Qp
1T
2 dH 1T
nC p ,m
ln
T2 T2'
所以
nCp,mln
T2 T2
3
从热力学四个基本过程可导出
U S
V
=（B ）
(A) A V T
(B) H S p
(C) U V S
(D) G T p
4 在 101.325 kPa 和 1℃时, 冰变为水, S(系) _A____, S(环) ___B__, G(系) __B____ .
A. > 0
B. < 0
• 热力学量变换法(变量变换法)就是将不能用实 验直接测量的量转换为用实验量或状态方程表 示的关系的基本方法。
变量变换法
从研究工作需要来看：
变量变换法是在学科发展中形成的科学方法。 通常在研究工作中会提出许多科学命题，为 寻求解决问题的思路或设计实验，总要想法 进行命题的转换，以利用已有信息或通过实 验进行分析，其间变量变换就是一个有效的 方法，今以实例说明。
(CB)
；
(
A nB
)T
,v,nc
(CB)
；
(
G nB
)T
,V
,nc
； (CB)
(
U nB
)
S ,V
,nc
V
(CB)
；
( nB
)T , p,nc
H
(CB)
；
( nB
) S , p,nc
； (CB)
A ( nB )T , p,nc (CB) ；
解： 偏摩尔量：
； ； ； H
( nB )T , p,nc (CB)
解：在水的正常沸点时 1= 2；
在温度为 373.15K 及 202 650 Pa 下
因为 所以
故
(
Gm* p
)T
Vm
＞0
3＞ 1
4＞ 2
4＞ 3＞ 2= 1。
4＞ 3。
计算题
1 一定量纯理想气体由同一始态,分别经绝热可逆 膨胀至(T2,p2, V2)和经绝热不可逆膨胀至(T2',p2',V2')
根据计算结果说明此过程是否可逆？ 用哪一个热力学函数作为判据？ 已知水在100℃、1013 kPa的摩尔气化焓为 4064 kJ·mol1；设蒸气为理想气体。
解： 1 mol液态水(100℃，1013 kPa) 向真空蒸发，转变为
同温同压下的水蒸气(100℃，1013 kPa)。
可设计 定温定压可逆相变化 过程实现。
C. = 0 D. 不定
5 对理想气体, 下列偏微分中 __B___D___小于零.
A. H S p
B. A V T
C.
H p
S
D .
S p
T
=T
= －p
= V = －(V/T)p
压力能减少混乱, 促进文明
2. 下列偏导数中那些是偏摩尔量?那些是化学势?H ( nB Fra bibliotekT , p,nc