热统总复习

p S0 。
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（ F U TS ）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（ G U TS 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） ：
热力学•统计物理
概 念 部 分 汇 总 复 习
（汪志诚）
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： dW pdV ，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： W U B U A 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：

M2 。 2I
自旋磁量子数 ms E ；p k（德布罗意关系）
3、粒子运动状态的量子描述：


1 2
4、 粒子的自由度为 r ， 各自由度的坐标和动量的不确定值 qi 和 pi 满足海森伯不确定关系
qi pi h ，相格的大小为 q1 qr p1 pr h r 。
物理意义：在保持温度（T） 、压强（p）和其他组元（nj）摩尔数不变的条件下，每增加 1mol 的第 i 组元物质，系统体积（或内能、熵）的增量。 10、混合理想气体的物态方程：
pV (n1 n2 nk ) RT RT ni ，由此可得摩尔分
i
数
pi n i xi 。 p ni
T1 ，与工作物质无关，只与热源温度有关。 T2
19、热机的效率： 1 出的热量。
Q2 ，Q1 为热机从高温热源吸收的热量，Q2 为热机在低温热源放 Q1
Q1 Q2 0。 T1 T2
20、克劳修斯等式与不等式：
21、可逆热力学过程

dQ dQ 0 ，不可逆热力学过程 0。 T T
22、热力学基本方程： dU TdS pdV 。 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： S nCV ln T nR ln V S0 ； S nC p ln T nR ln
7、道尔顿分压定律：混合理想气体的压强等于各组元的分压之和，即
p pi
i
8、理想气体在混合前后的焓值相等，所以理想气体在等温等压下混合过程中与外界没有热
3
量交换。 9、偏摩尔体积、偏摩尔内能和偏摩尔熵：
V ni
i
S V U ni si ni vi ； U ni ni ui ； S ni n i i i i i T , p , n j ni T , p ,n j i ni T , p ,n j
空间的轨迹并不是粒子的实际运动轨迹。
2、自由粒子自由度 3，空间维数 6，能量（球）
1 2 2 ( px py p z2 ) ；线性谐振子自由 2m
p2 1 度 1，空间维数 2，能量（椭圆） （长度一定轻杆连接质点）转子自由 m 2 x 2 ； 2m 2
度 2，空间维数 4，能量
pV ）
S
dH
dG
dU
p
V
dG (,)
dH(,)
O
dU (,)
T
dF
dF ( , )
dH TdS Vdp ； dG SdT Vdp ； dF SdT pdV ； dU TdS pdV
2、麦氏关系：
T p V S S V
1
T1 T1 ，逆循环为卡诺制冷机，效率为 （只能用于卡诺热机） 。 T2 T1 T2
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） ；
1
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 T1 与 T2 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 都相等 1
i
11、混合理想气体的吉布斯函数 G 能U
ni cv i dT ui i
c pi T
0
（混合理想气体的内能等于分内能之和） ，混合理想气体的熵

ni i ni RT i ln( xi p) ，混合理想气体的内 i i
S ni
5、近独立粒子系统：系统中粒子之间的相互作用很弱，相互作用的平均能量远小于单个粒 子的平均能量， 忽略粒子之间的相互作用， 系统的能量就简单地认为是单个粒子的能量之和。 6、经典物理：全同粒子可以分辨，可以跟踪粒子的轨道运动轨迹；量子物理：全同粒子不 可分辨，不可能跟踪粒子的运动（不确定关系） 。
4

pdV dn
T ; p p ;
6、汽化线、熔解线与升华线的交点称为三相点，在三相点固、液、气三相可以平衡共存。
T T T T0 ; 7、单元系三相共存时， p p p p0 ; 即三相（α β γ）的温度、压强和 (T , p ) (T , p ) (T , p )
化学势必须相等。 第四章 多元系的复相平衡和化学平衡 1、多元系是由含有两种或两种以上化学组分组成的系统，在多元系既可以发生相变，也可 以发生化学变化。 2、在系统的 T 和 p 不变时，若各组元的摩尔数都增加 倍，系统的 V、 U、S 也应增加 倍。 3、多元系的热力学基本方程： dU TdS 4、吉布斯关系： SdT Vdp
H U ；定容热容比： CV 迈耶公式： C p CV nR T p T V
14、绝热过程的状态方程：
pV const ； TV const ；
p 1 const 。 T
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
e
l l

；玻色分布： al
e
l l

1
；费米分布： al
e
l l

1
第七章 玻耳兹曼统计 1、内能是系统中粒子无规则运动总能量的统计平均值，其统计表达式为：
U N
ln Z1 ，其中配分函数 Z1 l e l ， N e Z1 。 l
U B U A W Q ；微分形式： dU dQ dW
11、态函数焓 H： H U
pV ，等压过程： H U pV ，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 U U (T ) 。 13．定压热容比： C p
7、费米子：自旋量子数为半整数的基本粒子或复合粒子，如：电子、质子、中子等。玻色 子：自旋量子数为整数的基本粒子或复合粒子，如：光子、 介子等。 8、玻耳兹曼系统：粒子可以分辨，不满足泡利不相容原理，对三个粒子两个能级体系，有 9 个不同的量子态； 玻色系统：粒子不可以分辨，不满足泡利不相容原理，有 6 个不同的量子态； 费米系统：粒子不可以分辨，满足泡利不相容原理，有 3 个不同的量子态。 9、统计物理的根本问题：确定各微观状态出现的概率；宏观状态量是相应微观物理量的统 计平均值。 10、等概率原理：对于平衡态的孤立系统，系统各个可能的微观状态出现的概率是相等的， 等概率原理是统计热力学的基本原理。 11、玻耳兹曼分布： al
i
dT R ln( xi p) si 0
统计物理学部分
第六章 近独立粒子的最概然分布 1、 粒子的能量是粒子的广义坐标和广义动量的函数 ( q1 , q2 ,, qr ; p1 , p2 , pr ) ， 某一 时刻粒子的运动状态 (q1 , q2 ,, qr ; p1 , p2 , pr ) 可以用 空间的一点来表示，注意， 粒子在