Chap1热力学基础1
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。
第一章热力学基础知识
h u Pv
式中，u——物质的内能，J/ kg P——压力，Pa v ——比容，m3/ kg 关于焓的绝对值是无法测量和计算出来的。通常都选择某一个状态作为焓 的起点，其他状态点的焓值均是与该点焓的差值。在制冷工程中，一般取0℃ 时饱和液体的比焓为200.00 kJ/ kg。关于比焓的绝对值是无法求出的，实用中 也没有必要求出，因为只要知道同一种物质由一种状态变化到另一种状态时 ，比焓的变化量就可以了。
1.1.2.2表压力
表压力也称相对压力，通常用P（或Pb）表示，其单位常采用MPa或Kpa。 绝对压力与表压力有以下关系：绝对压力 = 表压力 +当地大气压（约0.1MPa）
1.1.2.3真空度
真空度也称负压力，以Pz表示，其单位常采用Pa或Kpa。 真空度与表压力有以下关系：真空度=当地大气压（约0.1MPa）―表压。
温度
1.1.1.1热力学温标 : 热力学温标也称绝对温标， 通常用T表示，其单位用符号K（读做“开尔文”） 表示。 1.1.1.2摄氏温标 : 国际单位制（SI）规定摄氏温标 为实用温标，摄氏温度用t表示，其单位是℃。摄氏 温标规定，在1标准大气压下，纯冰的融点是0℃， 纯水的沸点为100℃，两者之间等分为100格，每一 格就是1℃。摄氏温标的每1℃与热力学温标的每1K 相同。 摄氏温度T(K)与热力学温度之间的关系是：
1.2热力学的定律
▍ 1.2. 1热力学第零定律表述为 ：如果两个物体分 别和第三个物体处于热平衡，则它们彼此之间也一 定处于热平衡。 在温度的测量中，温度计即为第零定律中的第三个物 体。
▍ 1.2.2热力学第一定律可以表述为 ： 在任何发生能量转换的热力过程中，转换前后能量的总量维持恒 定。 热力学第一定律也可以表述为：“永动机”是不可能创造成功的。
热力学基础知识热力学第一定律和第二定律
热力学基础知识热力学第一定律和第二定律热力学基础知识：热力学第一定律和第二定律热力学是物理学的一个重要分支，研究的是能量转化和能量传递规律。
在热力学中，有两个基本定律，即热力学第一定律和热力学第二定律。
这两个定律是热力学研究的基础，对我们理解自然界中的能量转化过程具有重要意义。
一、热力学第一定律热力学第一定律，也被称为能量守恒定律，是指在一个封闭系统内，能量既不能创造也不能毁灭，只能从一种形式转化为另一种形式。
它可以用一个简单的公式来表示：△U = Q - W其中，△U表示系统内部能量的变化，Q表示系统所吸收的热量，W表示系统所做的功。
根据热力学第一定律，能量的转化是相互平衡的。
系统吸收的热量等于所做的功加上内部能量的变化，这一平衡关系保证了能量守恒的原理。
它告诉我们，能量不会凭空消失，也不会突然出现，而是在转化过程中得以保存。
二、热力学第二定律热力学第二定律是热力学中的另一个重要定律，它研究的是能量转化的方向和过程中的不可逆性。
热力学第二定律有多种表述方式，其中最常见的是开尔文表述和克劳修斯表述。
1. 开尔文表述开尔文表述是基于热量不会自发地从低温物体转移到高温物体的原理，它给出了一个重要的结论：热量是自然界中不能自发转化为功的能量形式。
这一定律被称为热力学第二定律的开尔文表述。
2. 克劳修斯表述克劳修斯表述是基于热力学中的循环过程和热量无法从一个唯一的热源完全转化为功的原理。
克劳修斯表述给出了一个重要结论：不可能制造出一个热机，使之完全将吸收的热量转化为功，而不产生任何其他效果。
这一定律被称为热力学第二定律的克劳修斯表述。
热力学第二定律告诉我们，能量转化过程中总会产生一定的损失，而且损失不可逆。
这很好地解释了自然界中许多现象，如热量的自发流动、热机效率的限制等。
总结：热力学是研究能量转化和能量传递规律的科学，其中热力学第一定律和第二定律是基本定律。
热力学第一定律表明能量在系统中的转化是相互平衡的，能量守恒不变。
第一课新热力学基础
准静态过程 Quasi-static process
• 过程中的每一状态都是平衡态 (Equilibrium state ) 系统状态的变化——热力学过程。 不受外界影响时，系统的宏观性质不随时间改变。
举例1：外界对系统做功
过程无限缓慢
u
非平衡态到平衡态的过渡时间，
即弛豫时间，约 10 -3 秒 ，如果
想气体，今将左侧气体缓 绝热过程,左侧气体对右侧气体作功为 慢加热，直到右侧气体被
活塞压缩到V2为止。气缸
外壁除加热部分外，一律 由绝热过程方程 用绝热材料包装，且假设 活塞与气缸之间无摩擦， 得 求左侧气体所作之功。
• 理想气体准静态绝热过程
dQ dU dA CV dT PdV 0
PV RT 微分得： PdV VdP RdT
dP dV 0
PV
PV const.
气体绝热自由膨胀
TV 1 const. P T 1 const.
Q=0， A=0，△U=0
气体
真空
精品课件！
精品课件！
分析
在活塞右移过程中， 右侧气体所经历的过程是什么？
一水平放置的气缸内， A.等压过程B.绝热过程C. 有一绝热活塞，其两侧A、 准静态等压过程D.准静态绝热过程
B温各度有为体T积1的为刚V性1、双压原强子为理P1、解右：移给对气右缸侧左气侧体气作体功缓的慢过加程热为，准活静塞态
等温过程
P T2
等容过程 等压过程
因为状态图中任何一点都表示 系统的一个平衡态，故准静态 过程可以用系统的状态图，如 P-V图（或P-T图，V-T图）中 一条曲线表示，反之亦如此。 o
循环过程
V
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
热力学第一章课件
热力学第一章
§1-1 热力系统
1 开口系
1
m
2
1+2 闭口系
WQ
1+2+3 绝热闭口系 1+2+3+4 孤立系
热力学第一章
状态参数的微分特征
设 z =z (x , y)
dz是全微分
Total
dzxzy
z dxyx
dy
differentials
充要条件：
2z 2z xy yx
可判断是否 是状态参数
热力学第一章
强度参数与广延参数
Intensive properties Extensive properties
4
3
非孤立系＋相关外界
＝孤立系
热力学第一章
热力系统其它分类方式
其它分类方式
均匀系 物理化学性质
非均匀系
工质种类
单元系 多元系
相态
单相 多相热力学第一章
简单可压缩系统
Simple compressible system
最重要的系统
只交换热量和一种准静态的容积变化功
Moving Boundary Work 容积变化功 Compression Work
氟化锂晶体的实验发现负的开尔文温度
3) T=0 0.5mw 2=0 分子一切运动停止，
零点能
热力学第一章
温度的热力学定义
热力学第零定律（R.W. Fowler in 1931） 如果两个系统分别与第三个系统处于
热力学基础知识点总结(一)
热力学基础知识点总结(一)前言热力学作为物理学的一分支，研究热和能量的转换关系，探讨物质在不同温度下的性质变化。
掌握热力学基础知识点是理解能量转化和热力学过程的关键。
本文将总结热力学的基础知识点，帮助读者快速了解和掌握该领域的核心概念。
正文热力学系统•热力学系统是指研究对象的一部分，可以是一个物体、一些物体的集合或整个宇宙。
•系统根据与外界的交换能量和物质的方式分为封闭系统、开放系统和孤立系统。
状态函数和过程函数•状态函数是只与系统的初始状态和终态有关的函数，例如内能、压强和体积等。
•过程函数是与系统的路径有关的函数，例如热量和功等。
过程函数的值取决于系统经历的变化路径。
热力学第一定律•热力学第一定律是能量守恒定律的热力学表述，它规定了能量在物质间的传递和转换。
•根据热力学第一定律，系统的内能变化等于系统吸收的热量减去对外界做功的量。
熵•熵是描述系统无序程度的物理量，代表了能量的分散程度。
熵是状态函数，与系统的初始和终态有关。
•根据热力学第二定律，孤立系统的熵不断增加，熵的增加决定了不可逆过程的方向性。
温度•温度是物体热平衡状态下的一个物理量，反映了物体内部分子的平均热运动程度。
温度的单位是摄氏度、开尔文等。
•温度可以用可逆过程中吸收的热量与系统对外界做功的比值来定义。
热力学循环•热力学循环是一个系统经历的一系列状态变化，最终回到初始状态的过程。
•常见的热力学循环包括卡诺循环和斯特林循环，它们用于热机和制冷机的工作原理研究。
结尾通过本文的总结，我们了解了热力学的基础知识点，包括热力学系统、状态函数和过程函数、热力学第一定律、熵、温度和热力学循环等。
这些知识点是理解热力学原理和应用的基础，对于学习和应用热力学具有重要意义。
希望读者通过本文的阅读，能够对热力学有更清晰的认识，并在实际问题中灵活运用。
热力学系统•封闭系统：与外界的物质交换是封闭的，但能量可以通过传热和传动两种方式与外界交换。
•开放系统：与外界的物质和能量交换都是开放的，可以通过输入和输出物质与能量来实现。
热力学基本知识
c12
)
m g( z2
z1) U
W Ws p2V2 p1V1 Ws ( pV )
Q W
1 2
m( c22
c12
)
m g( z2
z1)
U
1
Q U ( pV ) mc 2 mgz W
2
s
1
Q H mc2 mgz W
2
s
1
q h c 2 gz w
2
s
上式就是稳定流动能量方程
H—焓，h—质量焓或比焓 h u pv
焓也是状态参数，单位与热力学能一样
第三节 热力学第二定律
一、熵、自然过程的方向性 热力学第一定律表明：能量之间可以相互转换，以
及转换过程中的数量关系，而没有指明此种能量与他 种能量相互转化的差异。
状态参数熵给出了自然过程方向性的定量描述。
dS dQ T
熵就是在可逆的条件下，传入系统的微元热量dQ与 热源温度T的比值。理论证明了熵确实是一个状态参 数，单位质量熵〔符号s)的单位是kJ／(kg·K)。
q
h
1 2
c 2
gz
ws
h 0 h1 h2
➢注意：节流过程不是等焓过程
节流后，压力和温度下降，熵增大，做功能力 降低。（导致能量损失）
第三节 蒸汽动力装置及循环 蒸汽动力装置是以蒸汽作为工质的热动力装置。 火电厂热力循环（以过热蒸汽为工质） 锅炉、汽轮机、冷凝器、水泵是循环的主要设备。
热源
3-4：水在给水泵中的可逆 绝热压缩过程;
4-5-6-1：水与水蒸气在锅炉 中的可逆定压加热过程；
1-2 ： 水 蒸 气 在 汽 轮 机 中 的 可逆绝热膨胀过程； 2-3 ： 乏 汽 在 冷 凝 器 中 的 定 压放热过程。
1热力学基础-课件PPT
➢ 常考知识点精讲
( 5 ) 热力学平衡态 系统在一定环境条件下 , 经过足够长的时间 , 其各部分可观测到的宏观性 质都不随时间而变 ; 此后将系统隔离 , 系统的宏观性质仍不改变 , 此时系 统所处的状态叫热力学平衡态。
15
➢ 常考知识点精讲
热力学系统 , 必须同时实现以下几个方面的平衡 , 才能建立热力学平衡态 : ( i ) 热平衡— — —。 ( i i ) 力平衡— — —系统各部分的压力 p相等 ; 系统与环境的边界不发生相对位移。 ( i i i ) 相平衡— — —系统中的各个相可以长时间共存 , 即各相 的组成和数量不随时间而 变。 ( i v ) 化学平衡— — —若系统各物质间可以发生化学反应 , 则达到平衡后 , 系统的组成 不随时间改变。
11
➢ 常考知识点精讲
( 3 ) 相的定义★ 相的定义 : 系统中物理性质及化学性质均匀的部分。 系统中根据其中所含相的数目 , 可分为 均相系统 ( 或叫单相系统 ) — — —系统中只含一个相 ; 非均相系统 ( 或叫多相系统 ) — — —系统中含有一个以上的相。
12
➢ 常考知识点精讲
( 4 ) 系统的状态和状态函数 系统的状态是指系统所处的样子。热力学中采用系统的宏观性质来描述系 统的状态 , 所以系统的宏观性质也称为系统的状态函数。
6
➢ 常考知识点精讲
Ⅲ 、复习思路及目的 ( 1 ) 掌握单纯 p、V、 T 变化过程、相变化过程 ( 或两种变化过程的综合 ) 的状态函数的 改变量 ΔU、 ΔH、 ΔS、 ΔA、 ΔG 的计算及过程量 Q、W 的计算。 ( 2 )掌握化学变化过程中反应的标准摩尔焓 [ 变 ] 、反应的标准摩尔。热力学能 [ 变 ] 以 及反应的标准摩尔熵变的计算。 ( 3 ) 掌握利用热力学函数的基本关系式即热力学基本方程、 麦克斯韦关系式, 焓、熵、亥 姆霍兹函数、吉布斯函数的定义式 ; 热力学函数 Z ( = V、 U、 H、S、 A、 G) = f ( x , y ) 的全微分式 , 以及热容、焦 - 汤系数等的定义式推导或证明热力学公式或热力学结论。
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。
以下是热力学基础的一些重要知识点总结。
一、热力学系统热力学系统是指我们所研究的对象，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，可分为三类：1、孤立系统：与外界既没有物质交换，也没有能量交换。
2、封闭系统：与外界没有物质交换，但有能量交换。
3、开放系统：与外界既有物质交换，又有能量交换。
二、热力学状态参量描述热力学系统状态的物理量称为状态参量，常用的有压强（P）、体积（V）、温度（T）等。
压强是作用在单位面积上的正压力，国际单位是帕斯卡（Pa）。
体积是系统所占据的空间大小。
温度是表示物体冷热程度的物理量，从微观上看，它反映了大量分子热运动的剧烈程度。
三、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），则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。
四、热力学第一定律热力学第一定律本质上是能量守恒定律在热力学中的表现形式。
其表达式为：△U ＝ Q ＋ W 。
其中，△U 表示系统内能的变化，Q 表示系统从外界吸收的热量，W 表示系统对外界所做的功。
当系统从外界吸热时，Q 为正；向外界放热时，Q 为负。
当系统对外界做功时，W 为正；外界对系统做功时，W 为负。
内能是系统内部分子热运动的动能和分子间势能的总和。
内能是状态函数，只与系统的初末状态有关，而与过程无关。
五、热力学第二定律热力学第二定律有多种表述方式：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自然界中热现象的方向性和不可逆性。
六、熵与热力学第二定律的微观解释熵是用来描述系统混乱程度的物理量。
热力学基础知识讲解共37页文档
谢谢你的阅读
❖ 知识就是财富 ❖ 丰富你的人生
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言行相称律是管理关系的形式。——阿法 纳西耶 夫 2、改革如果不讲纪律，就难以成功。
3、道德行为训练，不是通过语言影响 ，而是 让儿童 练习良 好道德 行为， 克服懒 惰、轻 率、不 守纪律 、颓废 等不良 行为。 4、学校没有纪律便如磨房里没有水。 ——夸 美纽斯
5、教导儿童服从真理、服从集体，养 成儿童 自觉的 纪律性 ，这是 儿童道 德教育 最重要 的部分 。—— 陈鹤琴
热力学基础知识点
热力学基础知识点热力学基础学问点是什么？有哪些公式和参数？请看建造网编辑的文章。
1、热力学特性– 焓焓是热力学系统的一个特性，其计算公式为：系统内部能量加上系统内气体压力与容积的乘积。
物理意义：单位质量所增强或移走的热量就是物质的焓的变化量。
它的符号为“∆h”。
即h = E + pVh = 焓E = 内部能量p = 压力V = 容积焓的单位千焦/千克- kJ/kg英国热量单位/磅- BTU/lb2、热力学特性– 熵在不做功的状况下向物质转移能量，就能增加物质的混乱程度。
这叫做物质的熵。
混乱程度越高，熵就越大。
在不施加功的状况下，这种混乱状态是不行逆的（即无法回到本来的次序）。
例如：1、在不做功的状况下转移能量，能使冰溶化成水，但在不施加功的状况下，无法让水重新变成冰。
2、一盒新的扑克牌，全部牌都是依次罗列。
通过洗牌，可以打乱牌的挨次。
现在取一盒挨次混乱的扑克牌，然后洗牌。
扑克牌无法回到本来的挨次。
3、拿一罐空气清爽剂，按下按钮。
空气清爽剂从罐中喷出，飘散到房间周围。
现在想象一下，将空气清爽剂收集起来，重新放回罐子里。
做不到，对不对？∆S = Q/TQ = 吸收的热量T = 温度熵的单位千焦/千克•开氏度- kJ/kg.K英国热量单位/磅。
兰氏温标。
- BTU/lb.R2纯物质的特性纯物质的特性可以绘制成图表。
1、压力– 温度图（P - T 图）2、温度– 熵图（T - S 图）3、温度– 焓图（T - h 图）4、压力– 焓图（P - h 图）留意：压力– 焓图常常用于制冷和空调系统。
现在举例如下：1、温度– 焓图（T-h 图）水的温度– 焓图水的温度– 焓图（不同压力）2、压力– 温度图（CO2 相态图）CO2 的压力– 温度图3、压力– 焓图（P-h 图）4、压力– 焓图（P-h 图）1、压力-焓图是纯物质的特性图。
2、图中包含物质的一些更为重要的特性，例如温度、压力、比容、密度、比热、焓或熵。
热力学第一章优秀课件
1 2
热力学第一定律
热量可以从一个物体传递到另一个物体，也可以 与机械能或其他能量互相转换，但是在转换过程 中，能量的总值保持不变。
热力学基本方程
dU=TdS-PdV，其中U为内能，T为温度，S为熵 ，P为压强，V为体积。
3
应用举例
利用热力学基本方程可以求解系统在特定过程中 的内能、功和热量等热力学量的变化。
热量可以从一个物体传递到另一 个物体，也可以与机械能或其他 能量互相转换，但是在转换过程
中，能量的总值保持不变。
能量守恒
能量既不会凭空产生，也不会凭 空消失，它只会从一种形式转化 为另一种形式，或者从一个物体 转移到其它物体，而能量的总量
保持不变。
热力学能
热力学系统内部的所有能量之和 ，包括系统内所有分子的动能、 势能、化学能、电离能和原子核
多方过程与可逆过程
01
多方过程
系统状态变化时，其压强和体积按一定关系变化的过程。多方过程的特
性由多方指数n描述，表示压强与体积的n次方成正比。
02 03
可逆过程
系统状态变化可以无限缓慢地进行，使得在每一个瞬间，系统都接近于 平衡态的过程。可逆过程是理想化的过程，实际中难以实现，但具有重 要的理论意义。
热力学第零定律与温度概念
热力学第零定律
如果两个系统分别与第三 个系统处于热平衡状态， 那么这两个系统彼此之间 也必定处于热平衡状态。
温度概念
温度是表征物体冷热程度 的物理量，是物体分子运 动平均动能的标志。
温标
温度的数值表示法，如摄 氏温标、华氏温标、热力 学温标等。
热力学第一定律与能量守恒
热力学第一定律
麦克斯韦关系式推导
麦克斯韦关系式的引入
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。
大一物理热力学基础知识点
大一物理热力学基础知识点热力学作为物理学中的重要分支，是研究热量和能量转化的过程以及宏观物体的热现象的科学。
在大一物理学的学习中，热力学作为其中的一部分内容，对我们理解物质的性质和行为起着至关重要的作用。
接下来，我们将介绍一些大一物理热力学的基础知识点。
第一个知识点是热量和温度的概念。
热量是指物体与外界发生热交换时所吸收或释放的能量，单位用焦耳（J）表示。
而温度则是反映物体热平衡状态的物理量，常用单位是摄氏度（℃）或开尔文（K）。
热量和温度之间存在着密切的关系，热量的传递是由高温物体向低温物体自发传递的。
第二个知识点是热力学第一定律，也被称为能量守恒定律。
它表明能量从一种形式转化为另一种形式时，总能量在转化过程中保持不变。
简单来说，能量不会凭空消失，也不会凭空产生。
热力学第一定律为我们理解和分析物体的能量变化提供了基础。
第三个知识点是热容和比热容的概念。
热容是指物体温度升高1摄氏度所吸收或释放的热量，记作C。
而比热容则是指单位质量物质温度升高1摄氏度所吸收或释放的热量，记作c。
热容和比热容的大小可以反映物质对热的敏感程度，不同物质的热容和比热容也会有所不同。
第四个知识点是热力学第二定律，也被称为熵增原理。
它表明在孤立系统内，不可逆过程中，熵（记作S）会不断增加。
熵是用来描述系统混乱程度的物理量，也可以理解为系统的无序度。
热力学第二定律告诉我们，自然界中的过程是不可逆的，系统的熵趋于增加，而不是减少。
第五个知识点是热力学循环和功的概念。
热力学循环是指在一定温度范围内，物体通过吸收热量、转化热能为机械能，再释放热量的过程。
热力学循环在能源转换和工程实践中起着重要的作用。
而功是指由外界对物体进行的能量转化，用来描述物体所做工作的大小。
功与热量的转化关系可以由热力学第一定律给出。
以上是大一物理热力学中的部分基础知识点，这些知识点为我们理解物质和能量之间的相互作用提供了基础。
在学习物理热力学的过程中，需要理论与实践相结合，通过实验来加深对这些知识点的理解和应用。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
Chap1：熱力學基礎 1§1-1基本觀念與熱力性質1.熱力名詞: 系統, 性質, 狀態, 過程, 循環, 熱力平衡2.熱力系統（system ）： 控制質量(control mass C.M )，或稱密閉系統(closed system):無質量進出控制容積(control volume C.V)，或稱開放系統(open system):有質量進出open system 可分為:(1)Steady state steady flow process 穩態過程（S.S.S.F ）應用於:壓縮機、泵、渦輪機、熱交換器（冷凝器、蒸汽發生器）噴嘴、節流閥等設備的分析(2)Uniform steady Uniform flow process 暫態過程（U.S.U.F ）應用於:氣瓶的充填的分析 S.S.S.F system ── C.V(系統)需滿足下列條件： （1）C.V 內之任一點性質不隨時間改變（2）流進（出）C.S 之質量流率與性質不隨時間改變 （3）進入C.S 之質量流率＝離開C.S 之質量流率 i e m m ⇒=（4）系統與外界之能量傳遞率維持恆定速率 U.S.U.F system------- C.V(系統)需滿足下列條件：( 1 ) C.V 內之質量與性質隨時間改變,但在任何時間內C.V .之狀態為均勻 ( 2 ) 流經C.S.之質量流率隨時間改變,但性質不隨時間改變3.物質之熱力性質內涵性質：壓力（P ）、溫度（T ） 外延性質：容積（V ）、儲能（E ）、內能（U ）、焓（H ）、熵（S ） 比性質＝系統質量外延性質以小寫字母表示V v m =(比容) , E m ＝e ＝u +22V + gz(比儲能)U m ＝ u(比內能)，H m ＝ h(比焓) , Sm＝ s(比熵)觀念：物質之性質隨其存在之狀態而變*簡單可壓縮系統之狀態法則：一物質（系統）之狀態可由兩個獨立性質來描述。
即z＝f（x，y）如u=f(P,T）P,T獨立與否跟物質相態有關P,T獨立P.T相依狀態確定,則物質的其他性質皆可求出工作介質：純質熱力性質可查熱力性質表理想氣體熱力性質可由熱力性質表或公式求出(A) 純質的性質名詞介紹1.飽和狀態:純質相變化時的狀態2.飽和性質Ex: 水在1atm下T sat = 100℃水在100℃下P sat = 1atm3.飽和液:4.飽和汽:純質相變化時的汽相飽和液性質以下標f表示: v f u f h f飽和汽性質以下標g表示: v g u g h g飽和汽與飽和液性質的差以下標fg表示: v fg = v g – v f , u fg = u g– u f 純物質相變化的T-v相圖（液汽）水之T-v圖水之T-v圖純物質之熱力性質 熱力性質表（1）飽和性質表只需知道物質之溫度（或壓力）即可查得飽和性質．溫度表．壓力表 表B1.2（2）壓縮液體表 需知兩個獨立性質（通常為P,T ）即可查出壓縮液體之性質 表B1.3 （3）過熱汽體表 需知兩個獨立性質（通常為P,T ）即可查出過熱汽體之性質 表B1.4 *( 4 )因在濕區P,T 為相依，故無法確定其狀態需引出另一個與P 或T 獨立之性質，此性質稱為乾度。
乾度≡汽相之質量液相汽相質量+ x ＝x ＝都是汽體，所以是過熱汽體。
即x ≡vl vm m m + x ＝0.5 兩相共存區的中間。
利用性質與乾度之關係式 v ＝v f +xv fgu ＝u f + xu fg h ＝h f + xh fgs ＝s f + xs fgex:水在下列情況試決定其相態並求其焓值3Mpa,500℃ T ＝100℃,x ＝0.3●5Mpa,40℃ ❍50Kpa,70℃(B)理想氣體（ideal gas ）其性質可由氣體熱力表或公式來計算。
何謂理想氣體真實氣體存在狀態為低壓（P ＜＜P c ）,高溫（T ＞＞T c ）下可視為ideal gas 。
P c ：臨界壓力，Tc ：臨界溫度。
物質之臨界性質如表A.2濕氣體之性質需知（x,P ）or （x,T ）即可求其性質 ＜sol ＞ 過熱汽體，3456.48kgkj濕汽體，h ＝hf + xh fg ＝419.02 + 0.3 × 2257.03＝1096.13kgkj●壓縮液，h ＝171.95kg kj❍壓縮液，h ＝292.96kgkj查壓縮表無資料可查 ∴以相同溫度飽和液之焓值近似。
ideal gas 氣體狀態方程式＝RT PV ＝mRT PV=n R T P ＝ρRT量化研究ideal gas 之近似方法 P.543 可由壓縮性因子 Z ＝RTPV當Z1可視為ideal gas Z 可由通用之壓縮性圖查（附圖D-1）P r ＝c P P （簡化壓力） T r ＝cTT （簡化溫度）ideal gas 內能與焓純質u ＝f （P,T ）u ＝f （T ） 焦耳定理:理想氣體之內能僅與溫度有關。
定容比熱 C v ＝()v c uT=∂∂ 是 ideal gas ∴C v ＝dudT⇒ du ＝C v dT ⇒ ⎰21du ＝21T v T C dT ⎰⇒ u ∆=2121T v T u u C dT -=⎰ideal gas 之h ＝g （T ） 定壓比熱⇒C p ＝()p c hT=∂∂ ⇒C p ＝dhdT⇒dh ＝c p dT ⇒⎰21dh ＝21T v T C dT ⎰⇒h ∆=h 2－h 1＝21T p T C dT ⎰求u h ∆∆、有三種分析模式 C p 、C v 為T 之函數找出C p ，C v 與T 之間關係 例如:C p ＝C 0＋C 1θ＋C 22θ＋C 33θ其中θ＝1000T利用附表A6查出3210,,,C C C C 代入12h h -＝21T p T C dT ⎰積分求得將C p ，C v 視為常數（通常以3000K 之值為此常數值）其中P ：壓力（kpa ）, v ：比容（3m kg）R ：MRR ：氣體通用常數＝8.1314o kJ kmole k -R ：氣體常數okJ kg k- M ：氣體分子量（kmole kg ） T ：溫度(o K )12h h -＝21T p T C dT ⎰＝p C （12T T -）●查理想氣體熱力表12h h -＝21T p T C dT ⎰＝20T p T C dT ⎰－1T p T C dT ⎰＝21T T h h -0T 為參考溫度T h ＝0Tp T C dT ⎰ 可查表A7，A8Ex ：加熱1㎏之氧自300k 0達到1500k 0，氧視為ideal gas 利用三種分析模式求h ∆ 利用第三種模式h ∆＝21T T h h -＝1540.23－273.15＝1267.08kgkj利用第二種模式h ∆＝p C (12T T -）＝0.922（1500－300）＝1106.4kgkj表A6p C ＝0.88－0.0001θ＋0.543233.0θθ- θ＝1000T 取T ＝21500300+＝900 θ＝0.9(0.9)p C ∴＝1.0767 h ∆＝1.0767×(1500－600)＝1292.1 ●以第一種模式h ∆＝21T p T C dT ⎰＝150023300(0.880.00010.540.33)dT θθθ-+-⎰＝⎰∙++-5.13.0321000)33.054.00001.088.0(θθθθd ＝1241.5ideal gas 熵 定義:ds ＝()rev q Tδ ⇒ ds ＝p dT dp C R T P - 積分 21s s -＝2211T P p T P dTdp C R T P -⎰⎰＝⎰⎰+2121T T V V V dv R Tdt Cv ds ＝vdv R T dt Cv+ ,p v C C 視為常數 21s s -＝2211lnln p T PC R T P - ＝2211ln ln v T VC R T V + ＝2211lnln p v V P C C V P +,p v C C 為溫度函數 21s s -＝202ln T pT dT p C R T p -⎰＝2100T T p T T dT dT C Cp T T ⎫⎛- ⎪⎝⎭⎰⎰－21ln P R P =()210021ln T T P s s R P -- 其中令Ex ：air 由300k 0加熱至600℃壓力由400kpa 降至300kpa 試求熵變化量21s s - <sol>把,p v C C 視為常數已知R ＝0.287Cp ,＝1.0040kJkg k-21s s -＝2211ln ln p T PC R T P -＝6003001.004ln 0.287ln 300400-＝0.77850kJ kg k -,p v C C 為溫度函數查A7 12S S -＝7.57638－6.86926－0.287300ln 400＝0.7897k kg kj 0-4.能量型式：動能（KE ）⇒KE ＝221mv巨觀型式： 位能（PE ）⇒PE ＝mgz儲存能：微觀型式： 1.分子間之位能⇒與分子之結構及作用力有關⇒f(P,v)2分子間之動能.⇒與分子運動之速度 有關⇒f(T) ∴E=KE+PE+U功（W ） 傳遞能： 熱（Q ）以上2項為內能（U ） ⇒U ＝(,,)f P V T＝(,)f P T§1-2功與熱(1) 功(a) 定義：(1)物理學上W ＝⎰∙d(2)熱力學上系統與外界進行能量傳遞產生之效應相當於將一重物舉升一段距離。
(b) 功之特性1. 它是一種邊界現象2. 它是一種暫態能量3. 它不是性質4. 它是路徑函 (c) 單位與符號 純量W ＝)(KJ J 或()W J kJ w or kg kg m =＝(,)w J kJorkg kg m∙W ＝()WkJ J s t∆或＝功率或)kw watt∙W ＝w m ∙)(skg m ∙質量流率(d) 正負號規定系統對外作功為正 外界對系統作功為負(e) 功之計算僅討論簡單可壓縮系統無摩擦過程1.⇒P-V 圖形下的面積多變過程n PV ＝C (n ：多變指數)n V P V P --11122 ()1≠n12ln V VC ()1=n 其中2211V P V P C ==若工作介質為ideal gas PV mRT =()()()212111ln 1mR T T n n W V mRT n V ⎧-≠⎪⎪-=⎨⎪=⎪⎩討論: 多變指數n當C P n =⇒=0（等壓過程） 當C V n =⇒∞=（等容過程）●當1=n 且工作介質為ideal gas T C ⇒=（等溫過程）,CPV C C mRT T mR⇒==⇒== 常數 ❍p vc n k c ==（＞1）且工作介質為 ideal gas ⇒s=C 等熵過程（可逆絕熱過程）Ex:某一物體裝於一活塞-汽缸裝置內，壓力為200kPa ，而容積為0.04³對氣體加熱，使容積增加至0.1m³,,試求氣體對外所作之功。