北京理工大学材料热力学全套课件(20201019181459)
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《材料的热学》课件
详细描述
热学研究可以帮助提高能源利用效率，减少能源浪费。 例如，通过研究热传导和热辐射性质，可以提高太阳能 电池的转换效率；通过研究热力学性质，可以提高燃料 的燃烧效率。同时，热学研究也有助于环境保护，例如 通过研究废热的回收和利用，可以降低能耗和减少环境 污染。
05
热学实验与测量技术
热学实验设计
需要进一步发展和完善热学的理论模型和 计算方法，以解释和预测实验结果。
多学科交叉
应用前景广阔
热学研究涉及到多个学科领域，需要跨学 科的合作和交流，以推动研究的深入和发 展。
随着科技的发展和社会的进步，热学的应 用前景越来越广阔，如能源、环保、医疗 和信息技术等领域。
对未来发展的展望
加强跨学科合作
鼓励不同学科领域的专家进行合作，共同推 动热学研究的深入和发展。
结果表达
提供实验结果的表达方式，包括图表、表格 和文字描述。
数据分析
根据实验数据，进行深入的分析和解释，以 得出材料的热学性质和规律。
结果讨论
对实验结果进行讨论和解释，包括结果的合 理性和可靠性分析。
06
未来展望与挑战
热学研究的前沿领域
量子热学
研究量子力学在热现象中的应用，探 索微观尺度下的热行为和热信息传递 。
要点二
详细描述
了解材料的热膨胀和热传导性质可以帮助工程师在设计时 预测和控制材料在不同温度下的行为，从而优化其性能。 例如，在高温炉中使用的耐火材料，通过了解其热膨胀和 热传导性质，可以设计出更耐高温、更隔热的炉衬，提高 炉子的使用效率和安全性。
能源利用与环境保护
总结词
热学在能源利用和环境保护方面具有重要应用，可以帮 助实现节能减排和可持续发展。
材料热力学课程PPT
熵的增加表示系统从几率小的状态向几率大的状态演变， 也就是从比较有规则、有秩序的状态向更无规则，更无秩序的 状态演变。熵体现了系统的统计性质。
热寂说：
热寂理论（Heat death）是猜想宇宙终极命运的一种 假说。根据热力学第二定律，作为一个“孤立”的系 统，宇宙的熵会随着时间的流逝而增加，由有序向无 序，当宇宙的熵达到最大值时，宇宙中的其他有效能量 已经全数转化为热能，所有物质温度达到热平衡。这 种状态称为热寂。这样的宇宙中再也没有任何可以维 持运动或是生命的能量存在。
色即是空，空即是色，原来世间万物皆是一场空！
现实的角度：
现实的角度：
现实的角度：
现实的角度：
科学理论的角度：
科学理论的角度：
科学理论的角度：
科学理论的角度：
科学理论的角度：
其它的角度：
其它的角度：
其它的角度：ຫໍສະໝຸດ 其它的角度：热力学第二定律之----“热寂说”的故事
汇报人：黄民忠 2015.12
克劳修斯表述：
不可能把热量从低温物体传向高温物体 而不引起其它变化。
开尔文表述：
不可能制成一种循环动作的热机，从单 一热源取热，使之完全变为功而不引起 其它变化。
熵 增 加 原 理
熵增加原理：
孤立系统的熵永不自动减少，熵在可逆过程中不变，在不 可逆过程中增加。熵增加原理是热力学第二定律的又一种表述， 它比开尔文、克劳修斯表述更为概括地指出了不可逆过程的进行 方向；同时，更深刻地指出了热力学第二定律是大量分子无规则 运动所具有的统计规律，因此只适用于大量分子构成的系统，不 适用于单个分子或少量分子构成的系统。
材料热力学课件-第一章-2
封闭系统: U = Q + W
或 dU＝δQ＋δW
其中： U 为系统热力学能的增加， Q 为系统吸收的热，
W为系统接收的功；而dU为系统热力学能的微量增加， δQ 为 系统吸收的微量热， δW 系统接收的微量功。
（包括体积功和非体积功）
封闭系统热力学第一定律数学表示式
3
热力学第一定律的文字表述： ① 任何系统在平衡态时有一状态函数U， 叫热力学能。封闭系统发生状态变化时 其热力学能的改变量等于变化过程中系 统所吸收的热量加上环境对其所做的功。
def
H
U pV
10
则 Qp = H 或 δQp = dH (封闭，等压，W′=0)
表明：在等压及W ´＝0 的过程中，
封闭系统从环境所吸收的热在数值上 等于系统焓的增加。
11
def
H
U pV
焓H代表U和pV之和的符号，是状态函
数，单位是J。 H 是一广度性质。其变化
值H由始终态决定，与途径无关。
H 就是 U + pV
某些特殊过程的焓变有物理意义.
焓变H可按下式计算：
H=U+(pV)= U+ (p2V2- p1V1)
dH =dU + pdV + Vdp
12
def H U pV 封闭系统
dU QV
U QV
dH Q p
H Q p
封闭系统、 等容、 非体积功=0
封闭系统、等压、 非体积功=0
V1=2.27m3
（1）真空膨胀至终态
（3）恒外压p=50kPa 膨胀至V’，然后 p=10kPa膨胀至终态
（2）恒外压p=10kPa 膨胀至终态
（4）外压p比内压差 dp,可逆膨胀至终态
或 dU＝δQ＋δW
其中： U 为系统热力学能的增加， Q 为系统吸收的热，
W为系统接收的功；而dU为系统热力学能的微量增加， δQ 为 系统吸收的微量热， δW 系统接收的微量功。
（包括体积功和非体积功）
封闭系统热力学第一定律数学表示式
3
热力学第一定律的文字表述： ① 任何系统在平衡态时有一状态函数U， 叫热力学能。封闭系统发生状态变化时 其热力学能的改变量等于变化过程中系 统所吸收的热量加上环境对其所做的功。
def
H
U pV
10
则 Qp = H 或 δQp = dH (封闭，等压，W′=0)
表明：在等压及W ´＝0 的过程中，
封闭系统从环境所吸收的热在数值上 等于系统焓的增加。
11
def
H
U pV
焓H代表U和pV之和的符号，是状态函
数，单位是J。 H 是一广度性质。其变化
值H由始终态决定，与途径无关。
H 就是 U + pV
某些特殊过程的焓变有物理意义.
焓变H可按下式计算：
H=U+(pV)= U+ (p2V2- p1V1)
dH =dU + pdV + Vdp
12
def H U pV 封闭系统
dU QV
U QV
dH Q p
H Q p
封闭系统、 等容、 非体积功=0
封闭系统、等压、 非体积功=0
V1=2.27m3
（1）真空膨胀至终态
（3）恒外压p=50kPa 膨胀至V’，然后 p=10kPa膨胀至终态
（2）恒外压p=10kPa 膨胀至终态
（4）外压p比内压差 dp,可逆膨胀至终态
大学物理热力学基本概念ppt课件
热机效率与制冷系数的关系
二者均与热力学第二定律密切相关，揭示了热量传递和转换的方向 性和限度。
卡诺循环及其效率计算
卡诺循环定义
由两个等温过程和两个绝热过程组成的可逆循环，是热力学中最理 想的循环过程。
卡诺循环效率计算
卡诺循环的效率仅与高温热源和低温热源的温度有关，计算公式为 η=1-T2/T1，其中T1和T2分别为高温热源和低温热源的温度。
大学物理热力学基本概念ppt 课件
CONTENTS
• 热力学基本概念与定义 • 热力学第一定律 • 热力学第二定律 • 理想气体状态方程与麦克斯韦
关系式 • 热力学函数与性质 • 非平衡态热力学简介
01
热力学基本概念与定义
热力学系统与环境
热力学系统
所研究的对象，与周围环境有物质、能量 交换的封闭体系。
理想气体等温过程方程
pV=nRT，其中p表示压强， V表示体积，n表示物质的量 ，R表示气体常数，T表示热 力学温度。
理想气体绝热过程分析
绝热过程
系统与外界之间没有热量交换的热力学过程 。
理想气体绝热过程特点
在绝热过程中，理想气体的内能变化完全取决于外 界对系统做的功或系统对外界做的功。
理想气体绝热过程方程
麦克斯韦关系式及其应用
麦克斯韦关系式
描述热力学系统四个状态参量（p、V、T、S）之间 的偏导数关系。
应用领域
用于解决热力学中的复杂问题，如热机效率、制冷系 数等计算。
推导过程
基于热力学基本方程和热力学第二定律，通过数学变 换得到麦克斯韦关系式。
理想气体多方过程分析
多方过程定义
在过程中，气体的压强和体积满 足某种特定关系，如等温过程、 等压过程、等容过程等。
二者均与热力学第二定律密切相关，揭示了热量传递和转换的方向 性和限度。
卡诺循环及其效率计算
卡诺循环定义
由两个等温过程和两个绝热过程组成的可逆循环，是热力学中最理 想的循环过程。
卡诺循环效率计算
卡诺循环的效率仅与高温热源和低温热源的温度有关，计算公式为 η=1-T2/T1，其中T1和T2分别为高温热源和低温热源的温度。
大学物理热力学基本概念ppt 课件
CONTENTS
• 热力学基本概念与定义 • 热力学第一定律 • 热力学第二定律 • 理想气体状态方程与麦克斯韦
关系式 • 热力学函数与性质 • 非平衡态热力学简介
01
热力学基本概念与定义
热力学系统与环境
热力学系统
所研究的对象，与周围环境有物质、能量 交换的封闭体系。
理想气体等温过程方程
pV=nRT，其中p表示压强， V表示体积，n表示物质的量 ，R表示气体常数，T表示热 力学温度。
理想气体绝热过程分析
绝热过程
系统与外界之间没有热量交换的热力学过程 。
理想气体绝热过程特点
在绝热过程中，理想气体的内能变化完全取决于外 界对系统做的功或系统对外界做的功。
理想气体绝热过程方程
麦克斯韦关系式及其应用
麦克斯韦关系式
描述热力学系统四个状态参量（p、V、T、S）之间 的偏导数关系。
应用领域
用于解决热力学中的复杂问题，如热机效率、制冷系 数等计算。
推导过程
基于热力学基本方程和热力学第二定律，通过数学变 换得到麦克斯韦关系式。
理想气体多方过程分析
多方过程定义
在过程中，气体的压强和体积满 足某种特定关系，如等温过程、 等压过程、等容过程等。
热力学教案及PPT课件
SS(T,p) dS(T S)pdT(Sp)Tdp
dHTdSVdp
T( T S)pdTT( S p)TdpVdp
S
S
T(T)pdT [T(p)TV]dp
S
V
T(T)pd T[T(T)pV]dp
15
比较，得定压热容量：
Cp
H (T)p
S T(T)p
焓态方程：
H S
V
(p)TT(p)TV T(T)pV
TdS
VdP
dF 正方向为正,反方向为
负).
SdT
PdV
dG SdT VdP
9
(2) 8个偏导数的记忆
• 规律:特性函数对 某个独立变量的 偏导数(此时另一 独立变量固定不 变,做下标)等于该 独立变量直线所 指的参数(正方向 为正,反方向为负).
T
(
h S
)
P
T
(U S
)V (u y)x(y x
)
y
(
u x
)
y
3.若系统只有体积变化功，则在等温等容过程中，系统的自由能永 不增加。可逆过程自由能不变，不可逆过程自由能减小，当自由 能减小到最小值时，等温等容系统达到平衡态。
F0
3
二.吉布斯函数 1.对于等温等压条件，由1.16.2，有
SBSAUBU TAWUBUApT (VBVA)W 1
U A T A p S A U V B T B p S B V W 1
5
三.状态函数的全微分
dUTdSpdV
UU(S,V)
由 HUpV dHdU Vdppd VTdSVdpHH(S,p)
由 FUT,S dFdU TdSSdTSdTpdVFF(T,p)
dHTdSVdp
T( T S)pdTT( S p)TdpVdp
S
S
T(T)pdT [T(p)TV]dp
S
V
T(T)pd T[T(T)pV]dp
15
比较，得定压热容量：
Cp
H (T)p
S T(T)p
焓态方程：
H S
V
(p)TT(p)TV T(T)pV
TdS
VdP
dF 正方向为正,反方向为
负).
SdT
PdV
dG SdT VdP
9
(2) 8个偏导数的记忆
• 规律:特性函数对 某个独立变量的 偏导数(此时另一 独立变量固定不 变,做下标)等于该 独立变量直线所 指的参数(正方向 为正,反方向为负).
T
(
h S
)
P
T
(U S
)V (u y)x(y x
)
y
(
u x
)
y
3.若系统只有体积变化功，则在等温等容过程中，系统的自由能永 不增加。可逆过程自由能不变，不可逆过程自由能减小，当自由 能减小到最小值时，等温等容系统达到平衡态。
F0
3
二.吉布斯函数 1.对于等温等压条件，由1.16.2，有
SBSAUBU TAWUBUApT (VBVA)W 1
U A T A p S A U V B T B p S B V W 1
5
三.状态函数的全微分
dUTdSpdV
UU(S,V)
由 HUpV dHdU Vdppd VTdSVdpHH(S,p)
由 FUT,S dFdU TdSSdTSdTpdVFF(T,p)
材料化学热力学课件
详细描述
熵的大小与系统的微观状态数目成正比，当系统从有序向无序转变时，熵会增加。在材料化学热力学中，熵是描 述系统平衡态的重要参数，对于化学反应的方向和平衡常数具有决定性作用。
焓
总结词
焓是表示物质能量的物理量，包括内能和压力势能等。
详细描述
焓的大小与物质的种类和状态密切相关，对于化学反应而言，焓的变化会影响反应的能量变化。在材 料化学热力学中，焓是描述系统能量状态的重要参数，对于化学反应的能量平衡具有重要影响。
详细描述
在高温高压环境下，物质的热力学性质会发生显著变 化，如相变、化学反应等。这需要研究者发展更为精 确的热力学模型和实验技术，以适应极端条件下的研 究需求。
新型测量技术的发展
总结词
随着科技的发展，新型测量技术为材料化学热力学提供 了更准确、更便捷的实验手段。
详细描述
新型测量技术如原子力显微镜、光电子能谱、核磁共振 等，能够提供高分辨率和高灵敏度的热力学参数测量。 这些技术的发展将有助于推动材料化学热力学研究的深 入和广泛应用。
材料化学热力学课件
目
CONTENCT
录
• 材料化学热力学基础 • 材料化学热力学中的重要参数 • 材料化学热力学的应用 • 材料化学热力学的实验方法 • 材料化学热力学的挑战与未来发展
01
材料化学热力学基础
定义与概念
定义
材料化学热力学是研究在等温、等压条件下，材料化学反应中能 量转化和物质转变的规律的科学。
热力学第二定律
总结词
揭示了自然发生的反应总是向着熵增加的方向进行，即向着更加混乱无序的状态发展。
详细描述
热力学第二定律指出，自然发生的反应总是向着熵增加的方向进行。熵是一个衡量系统 无序度的物理量，代表着系统的混乱程度。在材料化学反应中，这一规律表现为自发反 应总是向着物质状态更为混乱、能量更为分散的方向进行。这一原理对于理解材料化学
熵的大小与系统的微观状态数目成正比，当系统从有序向无序转变时，熵会增加。在材料化学热力学中，熵是描 述系统平衡态的重要参数，对于化学反应的方向和平衡常数具有决定性作用。
焓
总结词
焓是表示物质能量的物理量，包括内能和压力势能等。
详细描述
焓的大小与物质的种类和状态密切相关，对于化学反应而言，焓的变化会影响反应的能量变化。在材 料化学热力学中，焓是描述系统能量状态的重要参数，对于化学反应的能量平衡具有重要影响。
详细描述
在高温高压环境下，物质的热力学性质会发生显著变 化，如相变、化学反应等。这需要研究者发展更为精 确的热力学模型和实验技术，以适应极端条件下的研 究需求。
新型测量技术的发展
总结词
随着科技的发展，新型测量技术为材料化学热力学提供 了更准确、更便捷的实验手段。
详细描述
新型测量技术如原子力显微镜、光电子能谱、核磁共振 等，能够提供高分辨率和高灵敏度的热力学参数测量。 这些技术的发展将有助于推动材料化学热力学研究的深 入和广泛应用。
材料化学热力学课件
目
CONTENCT
录
• 材料化学热力学基础 • 材料化学热力学中的重要参数 • 材料化学热力学的应用 • 材料化学热力学的实验方法 • 材料化学热力学的挑战与未来发展
01
材料化学热力学基础
定义与概念
定义
材料化学热力学是研究在等温、等压条件下，材料化学反应中能 量转化和物质转变的规律的科学。
热力学第二定律
总结词
揭示了自然发生的反应总是向着熵增加的方向进行，即向着更加混乱无序的状态发展。
详细描述
热力学第二定律指出，自然发生的反应总是向着熵增加的方向进行。熵是一个衡量系统 无序度的物理量，代表着系统的混乱程度。在材料化学反应中，这一规律表现为自发反 应总是向着物质状态更为混乱、能量更为分散的方向进行。这一原理对于理解材料化学
材料热力学课件-第一章-4
所以
ΔU =
W
T2 T1
CV dT
T2 T1
nCV
,mdT
11
若视CV，m为常量，则： W＝n CV,m(T2-T1)=ΔU 无论绝热过程是否可逆，上式均成立。
H= n Cp,m(T2-T1)
12
(2) 理想气体绝热可逆过程方程式
dU＝δW，若δW′＝0 则
CVdT＝－pexdV
绝热可逆过程中 pex＝p，又 p
9
3、等压过程 p1=p2=pex=p
W = -p(V2-V1)
= -nR (T2-T1)
U = nCV,m(T2-T1)
(设CV,m 为常量）
H =Qp= nCp,m (T2-T1)
(设Cp,m为常量)
10
4、绝热过程（特征：Q = 0） (1) 理想气体绝热过程的基本公式
理想气体，绝热，dU = δW dU＝CVdT
5
2、理想气体的焓只是温度的函数
H＝U＋pV ，若T不变，则U不变，pV
乘积也不变，因此 H = f （ T ）
H 0, V T
H p
T
0
U 0, V T
U p
T
0
6
二、理想气体任何单纯 p，V，T 变 化时U，H 的计算
因 理想气体 U＝f ( T ) ， H＝f ( T ) ，
2
则 dU U dT U dV T V V T
因 dU=0
U dT U dV 0 T V V T
因 dT=0
U V
dV T
0
故 U 0
V T
3
同样可以证明
U p
T
0
结论：组成及量不变时，理想气体
材料热力学PPT精品课件
12
孤立体系的能量守恒
与外界无物质交换 无能量交换 无任何交换 完全孤立
2021/3/1
13
热力学第一定律
做功和热传导可改变体系的内能
U Q W
ΔU内能的变化，Q热传导的能量(热量)，体系吸热为正，放热为负，W为 功，环境对体系做功为正值，体系对环境做功为负值。
微分形式为 dU Q W 只有体积功时，W - PdV 体积增大时，体系对外做功，功为负值
对于一定物质量的纯物质，可直接观测的三个热力学函数，温 度(T)，压强(P)，体积(V)完全确定物质的状态
T，V，P不是独立变量
PV=nRT（理想气体）
实际气体、液体、固体不知道方程 的具体形式，但存在状态方程
V=V(T, P) T=T(V, P) P=P(T, V)
T，V，P只有2个是独立的
2021/3/1
6
0k
4
2
2021/3/1
0 0 100 200 300 400 500 600
Temperature (K)
16
焓
焓(H)的定义： H U PV
尽管H的直观物理意义并不明确，它能简化计算
dH dU d(PV ) Q- PdV d(PV ) Q VdP
等压条件下 dH Q
14
U
CP
2021/3/1
10
建立在4个定律和‘简单的数学’之上
0th 定律 → 温度
1st 定律 → 能量
2nd定律 → 熵
3rd 定律 → 熵
一种描述和理解世界的新方法
不需要大学物理基础
简单而深刻
2021/3/1
11
状态函数
状态：如物质的数量，温度，压强，体积都确定，则该 物质处于一定的状态。 状态一定，所有性质都有确定值。
《材料的热学》课件
2 热力学第一定律的应用
解释能量转换与热能利用的科学原理。
热力学第二定律
1 热力学第二定律的表
述
在孤立系统中，不断增 加，不可逆过程不能自发 发生。
2 卡诺循环
理想的热机循环，能实现 最高效率的理论。
3 热力学第二定律的应
用
解释自然界中各种能量转 化的局限性。
热力学第三定律
1 熵的概念
研究系统无序程度的物理量。
的方向密切相关。
热力学循环
1 标准热力学循环
由一系列变化组成的最基本的热力学过程。
2 常见的热力学循环
卡诺循环、斯特林循环、奥托循环、布雷顿循环等。
结束语
1 热力学的理论与应用
为科学探索和工程实践提供了重要的基础。
2 热力学的未来发展
与材料科学、能源领域等关联紧密，将有更广阔的应用前景。
热量
能量的传递形式，使物体温度发生变化。
热力学功
系统与外界交换的能量。
热平衡与热传递
1 热平衡的条件
物体间热量的传递达到稳 定状态，没有净热量的交 换。
2 热平衡的稳定性
系统达到热平衡后，微小 扰动不会导致系统温度变 化。
3 热传递的方式
热传导、热对流、热辐射。
热力学第一定律
1 定与表述
能量守恒定律，能量既不能创造也不能消失，只能从一种形式转化为另一种形式。
《材料的热学》PPT课件
欢迎来到《材料的热学》PPT课件。本课程将为您介绍热力学的基本概念、定 律和参数，以及热平衡、热传递、热力学循环等内容，让您深入了解材料的 热学。
概述
• 热力学的基本概念 • 热力学的三大定律
热力学基本参数
温度
衡量物体热运动强度的物理量。
解释能量转换与热能利用的科学原理。
热力学第二定律
1 热力学第二定律的表
述
在孤立系统中，不断增 加，不可逆过程不能自发 发生。
2 卡诺循环
理想的热机循环，能实现 最高效率的理论。
3 热力学第二定律的应
用
解释自然界中各种能量转 化的局限性。
热力学第三定律
1 熵的概念
研究系统无序程度的物理量。
的方向密切相关。
热力学循环
1 标准热力学循环
由一系列变化组成的最基本的热力学过程。
2 常见的热力学循环
卡诺循环、斯特林循环、奥托循环、布雷顿循环等。
结束语
1 热力学的理论与应用
为科学探索和工程实践提供了重要的基础。
2 热力学的未来发展
与材料科学、能源领域等关联紧密，将有更广阔的应用前景。
热量
能量的传递形式，使物体温度发生变化。
热力学功
系统与外界交换的能量。
热平衡与热传递
1 热平衡的条件
物体间热量的传递达到稳 定状态，没有净热量的交 换。
2 热平衡的稳定性
系统达到热平衡后，微小 扰动不会导致系统温度变 化。
3 热传递的方式
热传导、热对流、热辐射。
热力学第一定律
1 定与表述
能量守恒定律，能量既不能创造也不能消失，只能从一种形式转化为另一种形式。
《材料的热学》PPT课件
欢迎来到《材料的热学》PPT课件。本课程将为您介绍热力学的基本概念、定 律和参数，以及热平衡、热传递、热力学循环等内容，让您深入了解材料的 热学。
概述
• 热力学的基本概念 • 热力学的三大定律
热力学基本参数
温度
衡量物体热运动强度的物理量。
北京理工大学材料热力学全套PPT课件
H v Tv
Sv
21(cal/ K)
第三章 自由能
3.1 自由能函数 3.2 自由能和温度的关系 3.3 例题 3.4 蒸汽压与自由能 3.5 界面自由能
3.1 自由能函数1
恒温、恒压 G吉布斯自由能
体系平衡 不可逆过程，自发
进行
G U pV TS H TS dG dH TdS dG du pdV TdS dG SdT Vdp dG 0 dG 0
1.2 状态函数和全微分
状态函数(state function ) 状态函数的微小变化可用全微分表示
与体系的特定状态 联系在一起，其数
V f (T、p)
值仅取决于过程的
始终态，与途经无 关。
dV
V T
p
dT
V p
T
dp
包括u，p，V，硬度，
等
1.3 焓和比热容1
焓是状态函数
H u pV
nRT V1 dV nRT ln V1
V V1 V2
V1 V2
S1
S2
Q T
nRln V1 V1 V2
S
S2
S1
nRln
V1 V2 V2
S S体系 S环境
2.1 熵和热力学第二定律3
热力学第二定律表达式 可逆过程
不可逆过程 热力学第二定律表述： 一个隔离体系的熵值总
是增加，直至平衡态
x=0及x=1附近时 △S增大较快 获得高纯度金属很难
2.5 热力学第三定律1
由
dS Q可逆 T
等压可逆过程
dS
Q T
p
dH T
p
Cp
dT T
一定成分、封闭体 S S(T2, p) S(T1, p)
(北理工教材)Y第4章热力学(哈工大教授授课)
从外界吸收热量 系统向外界放热
热量与功一样是过程量
Q <0
4-2 热力学第一定律
4.2.1 内能
系统内所有粒子各种能量的总和
i E RT 2
在热力学领域， 系统内所有分子热运动动能和分子间相互 作用势能的总和称为系统内能，用E表示。
内能是状态量
通常一般气体
E E (T ,V )
i E RT 2
卡诺定理：
（1）工作在两个恒温热源之间的卡诺热机（即可逆热 机），其效率最高。 （2） 工作在两个恒温热源之间的所有卡诺热机 （即可逆热机）的效率相等。只与温度有关，与工作 物质无关。
吸放热判断： p
17
绝热线
吸热
p
绝热线
先吸热后放热
放热 等压线
0 V 0
先放热后吸热
V
例： 已知： 常温理想气体 1 mol He p
练习：
p0
12
理想气体绝热自由膨胀
热平衡后的压强
方法1 方法2 绝热
p=?
V0
V0
绝热: p0V0 p( 2V0 ) 又不做功
1 p p0 2
内能不变
热力学第一定律 由理想气体状态方程
所以温度不变
p0V0 p( 2V0 ) T0 T0
1 p p0 2
哪种方法对？
4-5 循环过程 卡诺循环
Ⅱ
14
Ⅲ
0
V1
V2
V
只有Ⅰ—Ⅱ吸热
Q吸 A12 ( E2 E1 ) 1 ( p1 p2 )(V2 V1 ) 2 1 ( p1 p2 )(V2 V1 ) 2 A对外 ( A代数和） A Q （吸热之和） Q吸 1
材料热力学课件
不可逆过程与可逆过程
不可逆过程
在热力学过程中，如果系统和外界的变化不能通过无穷小的改变而互相抵消，则称该过程为不可逆过程。不可 逆过程总是伴随着能量的耗散和熵的增加。
可逆过程
在热力学过程中，如果系统和外界的变化可以通过无穷小的改变而互相抵消，使得系统能够沿着相反的方向进 行并恢复原状，则称该过程为可逆过程。可逆过程是理想化的过程，实际中很难实现。
热力学第一定律表达式
ΔU=Q-W，其中ΔU为系统内能的变 化，Q为系统吸收的热量，W为系统 对外所做的功。
热力学第二定律
热力学第二定律的表述
不可能从单一热源取热，使之完全转换为有用的功而不产生其他影响；或不可 能使热量由低温物体传递到高温物体，而不引起其他变化。
熵增原理
在任何自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减小。
高温超导材料的相变与热力学性质
01
研究高温超导材料在不同温度、压力下的相变行为，以及相变
过程中的热力学性质变化。
热力学模型与计算
02
建立适用于高温超导材料的热力学模型，通过计算预测材料的
热力学性质和行为。
热稳定性与热力学性能优化
03
研究高温超导材料的热稳定性，探索提高材料热力学性能的途
径和方法。
纳米材料热力学
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THANKS
热力学模拟计算方法
分子动力学模拟
通过计算机模拟原子或分子的运 动过程，研究材料的热力学性质
和相变行为。
蒙特卡罗模拟
利用随机数进行抽样计算，模拟 材料的热力学过程和相变现象。
第一性原理计算
基于量子力学理论，通过计算材 料的电子结构和能量状态，预测
材料的热力学性质。
06
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