热力学基本概念
热力学基础概念
熱力學基礎概念热力学是涉及能量转移和能量转换的科学领域，也是应用广泛的学科。
在热力学中，流体力学、热学和热力学等科学领域交叉与融合，形成了一整套基础概念。
第一、热力学第一定律热力学第一定律是指热力学过程能量守恒的法则。
它是体系内能量变化率等于系统输入输出热量的代数和。
也可以用公式表示为：ΔU = Q - W其中，ΔU是体系内能的变化量，Q是系统扫过界面的热传输热量，W是系统内部做功的能量。
第二、热力学第二定律热力学第二定律又被称为熵增原理，它是指系统内部不可逆过程会导致熵不断增加，即越来越趋向于混乱无序的现象。
它表明热能不可能完全转化为功，即热力学第一定律的贡献无法全部用于完成功。
热力学第二定律的表达式为：dS≥đQ/T其中，S为熵，T为温度，dQ为热量变化量。
第三、热力学第三定律热力学第三定律是指在绝对零度时体系的熵为零。
这个定律使得我们能够得到绝对零度时热力学量的精确值。
热力学第三定律表述了热力学基本定律的最彻底的结果之一。
在热力学中，还有一些基本热学量，它们在研究中发挥着重要的作用。
一、温度温度是指物体分子的热运动程度，它是一个物理量。
热力学中一般用开尔文温标(K)来表示，绝对零度时，温度为0K(K=℃+273.16)。
二、热容热容指的是物体吸收一定热量后，温度上升的程度。
热容也有一个量纲，单位为焦尔/千克·开尔文(J/K)。
三、比热容比热容指的是单位质量物体吸收一定热量后温度上升的程度。
它与热容不同，比热容也有自己的计量单位，单位为焦尔/千克·开尔文(J/(kg K))。
四、焓焓是在热力学中是一个非常重要的量，它是体积、温度和压强的函数。
焓通常指“黏性流体”的单位质量和“不可压缩流体”的单位成分的体积能量。
它通常用J/kg来表示。
从本文我们可以初步的了解了一些基础热力学中的常见概念。
在实践中，更深入的学习和探索还需要一个良好的科学氛围和相关知识的丰富度。
热力学基本概念
(vi) 对抗恒定外压过程 始终态压力不相等。
psu＝常数。
状态2
(vii)自由膨胀过程(向真空膨胀过程)。
如图1-1所示，
状态1 循环过程 图1-1气体向真空膨胀
以后我们会讲到，此过程没有体积功。
（自由膨胀）
气体 真空
(3)相变化过程与饱和蒸气压 相变化过程：一定条件下聚集态的变化过程。如
气体
(T,p)
(i) 对于一定量组成不变的均相流体系统，系统的任意宏观
性质是另外两个独立的宏观性质的函数: Z＝f(x,y)，如
理想气体
V nRT p
就是说，这些状态函数之间是有一定的内在联系和制约关系的， 所以一个体系的状态不需要把所有的量都确定，可以通过他们 之间的关系来确定其它的量。联系它们之间关系的方程式称为 状态方程。除PV=nRT外，热力学中还要讲到许多状态方程。
压力—临界压力(pc), pc(CO2)=7.38MPa 体积—临界摩尔体积(Vm,c),Vm,c(CO2)=94×10-6m3·mol-1
Tc , pc , Vm,c 统称临界参量。一些物质的临界参量见表1.2。
表1.2 一些物质的临界参量
物质
He H2 N2 O2 H2O CH4 C2H 4 C6H6 C2H5 OH
b 图1-3
a g
{Vm,c} CO2 定温p-Vm,c 图
温度升高，如T2 ，p-V 线上定压水平段缩短，到温度T2缩
为一点c，此几即为临界状态。临界状态是气液不可分的状态。
T1 T2 Tc T3 {p}
c l
b 图1-3
a g {Vm,c}
CO2 定温p-Vm,c 图
临界状态:
温度—临界温度(Tc),Tc(CO2)=304.2K
热力学基本概念
热力学基本概念热力学是一门研究能量转化和相互转换的科学，它关注热量、能量和功的关系，以及物质在温度、压强和体积等条件下的相互作用。
在热力学中，有一些基本概念是我们必须了解和掌握的，本文将对热力学中的基本概念进行探讨。
1. 系统和环境在热力学中，我们将研究对象称为系统，而系统外部的一切都被称为环境。
系统可以是一个物体、一个化学反应器或者一个能量转换设备等等。
而环境则包括与系统相互作用的外部介质、周围的物体以及能与系统交换热量和做功的一切。
2. 状态函数和过程函数热力学的基本概念之一是状态函数与过程函数。
状态函数是系统的某一物理量，它只与系统的初始和末状态有关，与经历的过程无关。
例如温度、压强、体积、内能等都属于状态函数。
而过程函数则与系统经历的过程有关，例如热量、功等。
3. 热平衡与热力学平衡热平衡是指当两个物体接触时，它们之间没有净热量的传递。
在热平衡状态下，物体之间的温度是相等的。
而热力学平衡是指系统内部的各个部分之间达到平衡状态，它要求系统的各种宏观性质保持不变。
4. 等温过程与绝热过程等温过程是指系统与环境之间进行热交换的过程，过程中系统的温度保持不变。
绝热过程则是指系统与环境之间没有能量传递的过程，系统内部的能量不发生改变。
5. 内能和焓内能是指系统中分子和原子的热运动能量总和，它是一个状态函数。
焓是系统的内能与系统对外做的功之和，它是一个状态函数。
内能和焓在热力学中是非常重要的概念，它们描述了系统的能量转化和传递。
6. 熵和热力学第二定律熵是一个用来描述系统无序程度的物理量，它是表示分子混乱程度的度量。
热力学第二定律是关于熵变的定律，它表明一个孤立系统的熵只能增加或保持不变，而不能减小。
7. 等压、等体和等焓过程等压过程是指系统在恒定压力下发生的过程。
等体过程是指系统的体积保持不变的过程。
而等焓过程是指系统的焓保持不变的过程。
这些过程在热力学中有着重要的应用和意义。
8. 热容和热力学第一定律热容是指单位质量物质温度上升1度所需要的热量。
热力学基本概念
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第一节 热力学基本概念
• 热力系统（热力系）：人为分割出来作为 热力学分析对象的有限物质系统。 • 外 界：热力系统以外的部分。 • 边 界：系统与外界之间的分界面。
边界可以是实在的，也可以是假想的；可 以是固定的，也可以是移动的。
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第一节 热力学基本概念
系统与边界：
系统
系统
以空间为系统，进、 出口边界均为假想 边 界，系统与外界 有物 质交换
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第一节 热力学基本概念
容积功
气缸 飞轮
可 逆 过 程 的 容 积 功 在 p — v 图 中 的 表 示
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热 源
左止点 右止点
p
1
2
w pdv
1
2
v
第一节 热力学基本概念
p 1 可 逆 过 程 的 容 积 功 在 p — v 图 中 的 表 示
50
2
w
2
1
pdv
v
*强调：1. p v 图上曲线下面的面积代表容积功
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第一节 热力学基本概念
热力平衡状态满足： 热平衡：组成热力系统的各部分之间没有热量的 传递。 力平衡：组成热力系统的各部分之间没有相对位 移。 自然界的物质实际上都处于非平衡状态， 平衡只是一种极限的理想状态。工程热力学通 常只研究平衡状态。
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第一节 热力学基本概念
1.3 基本状态参数
一. 温度
燃烧室
废 气
燃料泵
压 气 机 空 气
燃 料
燃 气 轮 机
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第一节 热力学基本概念
压缩制冷装置系统简图
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第一节 热力学基本概念
1.1 工质及热力系 • 工 质：实现热能和机械能相互转化的媒介 物质。 • 热源（高温热源） ：工质从中吸取热能的 物系。 • 冷源（低温热源） ：接受工质放出热能的 物系。 为了研究问题方便，热力学中常把分析 对象从周围物体中分割出来，研究它与周围 物体之间的能量和物质的传递。
热力学基本概念
准静态过程: 状态变化过程进行得非常缓慢, 以至于过 程中的每一个中间状态都近似于平衡态.
p
准静态过程的过程曲线可以用 p-V图来描述,图上的每一点分 别 表示系统的一个平衡态.
(pA,VA,TA) ( PC,VC,TC )
(pB,VB,TB)
O
V
➢ 理想气体状态方程
在任何情况下严格遵守“波-马定律” 、 “盖-吕定律”以 及“查理定律”的气体称为理想气体.
一般气体看作理想气体: 压力不太大(与大气压比较)
温度不太低(与室温比较)
由三定律:
p 1V1 = p 2V2 = … = 恒量
T1
T2
(质量不变)
p,V,T → p 0,V 0,T0 (标准状态)
标准状态: p 0 = 1.01325 ×105 Pa V mol = 22.4 × 10-3 m 3 • mol -1
一种基本的科学温标. 水三相点(气态、液态、固态的共存状态) 为273.16 K .
摄氏温标和绝对温标的换算： T = 273.15 + t
➢ 平衡态和准静态过程 平衡态: 在不受外界影响的条件下, 无论初始状态如何,
系统的宏观性质在经充分长时间后不再发生变化的状态.
热力学过程: 热力学系统的状态随时间发生变化的过程.
大学物理
热力学基础
第1讲 热力学的基本概念
➢ 热力学系统 在热力学中把有大量分子组成的宏观物体( 气体、
液 体、固体) 称为热力学系统, 简称系统.
系统以外与系统有着相互作用的环境称为外界.
孤立系统: 与外界不发生任何能量和物质交换 的热力学系统.
封闭系统: 与外界只有能量交换而没有物质交 换的系统. 绝热系统: 与外界没有热量交换的系统.
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。
热力学基本概念
热力学基本概念
（2）强度性质。 强度性质是指与系统中物质的量无关的性 质，它们不具有加和性。上述分隔为两部分的容器，其气体的温度 T、压力p、密度ρ等都不具有加和性，故皆为强度性质。
应指出，在一定条件下，广度性质可转化成强度性质。例如， 摩尔体积（Vm=V/n）是物质的量为1 mol时物质所具有的体积，因 强调的是1 mol物质的量，故不具有加和性，亦即广度性质的摩尔值 应为强度性质。换言之ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ某些广度性质的比值往往是强度性质。
热力学基本概念
7. 可逆过程
可逆过程是热力学中一个重要的概念，指在系统状态变化的全 过程中，不仅系统内部任何瞬间都无限接近平衡态，而且系统与环 境间也无限接近平衡。例如，系统与环境间在无限小的温度差下发 生的热交换过程，即T(环)=T±dT(dT为具有正值的无限小量)；又如 在无限小的压力差下发生的体积变化过程，即p(环)=p±dp(dp为具 有正值的无限小量)。上述在一系列无限接近平衡条件下进行的过程， 在热力学中称为可逆过程。可逆过程是一种理想化的过程。这种过 程实际上是不可能的，因为每个过程的发生都要引起状态的改变， 而状态的改变一定会破坏平衡。
热力学基本概念
热力学基本概念
（1）隔离系统。隔离系统与环境之间既无物质交换，亦无 任何形式的能量交换，所以系统完全不受环境的影响。
（2）封闭系统。封闭系统与环境之间只有能量交换而无物 质交换。
（3）敞开系统。敞开系统与环境之间既有能量交换，又有 物质交换。
热力学基本概念
二、 系统的性质
物质的性质可分为微观性质和宏 观性质两类，前者包括分子的极性、 偶极矩、磁矩等；后者包括温度T、 压力p、体积V、密度ρ、粘度η、表 面张力σ、热力学能U等。热力学研 究的是由极大量粒子构成的系统的宏 观性质，简称性质。微观性质不在热 力学讨论的范围内。
热力学基本概念
热力学基本概念
热力学是研究能量转化和物质变化规律的一门学科，它的基本概念
是我们理解热力学体系的基石。
在热力学中，有许多重要的基本概念，包括能量、热量、功、状态函数等。
本文将对这些基本概念进行详细
讨论，以帮助读者更好地理解热力学。
1. 能量
能量是热力学中最基本的概念之一。
能量可以存在于各种形式，包
括动能、势能、内能等。
在热力学中，我们关心的是系统所具有的能量，它可以通过热传递和功交换来改变。
能量守恒定律是热力学的基
本定律之一，它表明能量在闭合系统中是守恒的。
2. 热量
热量是热力学中的一个重要概念，它是能量的一种形式，是由系统
与外界之间的热传递而引起的能量变化。
热量可以通过传热的方式从
一个系统传递到另一个系统，是系统之间交换能量的一种方式。
3. 功
功是热力学中另一个重要的概念，它是系统通过外界做功而改变其
能量的过程。
功可以是机械功、电功、磁功等形式，是系统对外界做
功或外界对系统做功的过程。
4. 状态函数
状态函数是热力学中的一个重要概念，它是系统的状态量，只与系统的初始状态和最终状态有关，而与系统经过的具体过程无关。
常见的状态函数包括内能、焓、熵等，它们可以描述系统的状态和性质。
通过以上对热力学基本概念的讨论，我们可以更好地理解热力学系统的能量转化和物质变化规律。
热力学是一门复杂而重要的学科，掌握其基本概念是理解和应用热力学原理的基础。
希望本文的介绍能够帮助读者更好地理解热力学的基本概念，为进一步学习和研究热力学打下坚实的基础。
理解热力学的基本概念
理解热力学的基本概念
热力学是研究热和能量转换的科学，它涵盖了物理、化学、工程和材料科学等多个领域。
在日常生活中，我们经常使用热力学的基本概念来理解各种现象。
本文将介绍热力学基本概念，包括热和温度、热量和焓、内能和熵等。
热和温度
热是物体之间能量传递的一种形式，即由高温物体向低温物体传递的能量。
温度是描述物体热状态的物理量，它是一个表征物体分子平均热运动程度的量。
热和温度之间的关系是在两个物体接触时，温度高的物体会向温度低的物体传递热量，直到两个物体达到热平衡。
热量和焓
热量是热能的一个量度，指的是物体的内能发生改变时，与环境交换的能量。
焓是热力学中的一个重要概念，它等于内能加上物体对外扩张所做的功。
因此，当物体发生体积变化时，其内能会发生改变，但其焓会保持不变。
内能和熵
内能是物体中分子和原子划分的所有微观能量的总和。
内能的变化可以通过热量和工作来引起，例如，当高温水与低温水接触时，高温水的内能增加，而低温水的内能减少。
内能的变化可以用来计算物体的能量转换。
熵是描述物体无序程度的物理量。
它是一个表征系统随机性的指标，可以用来描述物体熵变的大小。
熵增加意味着系统的无序性增加，而熵减少则表示物体愈加有序。
总结
热力学是一门重要的科学，它涉及到能量、温度、热量、焓、内能和熵等概念，并且在许多科学领域中有着广泛的应用。
通过了解这些基本概念，我们可以更好地理解物质的能量转换和物理过程的一些基本规律。
热力学的基本概念
热力学的基本概念热力学是自然科学中的一个重要分支，研究能量的转化和传递规律以及物质的性质在能量改变过程中的变化。
它是物理学和化学的基础，也是工程学中能源转化和利用的理论基础。
本文将介绍热力学的基本概念。
一、热力学第一定律热力学第一定律又称能量守恒定律，它表明能量在一个系统中是守恒的。
能量可以从一个物体传递到另一个物体，但总能量的量是不变的。
根据能量守恒定律，热力学可以通过研究能量的转化和传递过程来分析物体的行为和特性。
二、热力学第二定律热力学第二定律研究的是热现象的方向和能量转化的效率。
根据第二定律，热量自然地从高温物体流向低温物体，不可能自发地从低温物体流向高温物体。
这个原理也被称为热传导的不可逆性。
热力学第二定律还包括热力学温标和熵的概念。
热力学温标将热能与物体的可逆过程联系起来，建立了温度的绝对尺度。
熵是一个衡量系统无序程度的物理量，熵的增加反映了系统的混乱程度的增加。
三、热力学第三定律热力学第三定律规定了当温度趋近于绝对零度时，所有物质的熵将趋于零。
绝对零度是温度的下限，表示物体所具有的最低能量状态。
热力学第三定律为研究低温物理学和固体物理学提供了重要的理论基础。
四、热力学循环热力学循环是指在一定条件下，在工作物质与热源和冷源之间通过一系列的热力学过程进行能量转化和传递的循环过程。
常见的热力学循环包括卡诺循环和斯特林循环等。
五、热力学平衡热力学平衡指系统中各部分之间没有流动和状态不再发生变化的状态。
热力学平衡是热力学研究的基本概念之一，它是研究系统的宏观性质和宏观变化规律的基础。
六、热力学势热力学势是描述系统热力学状态的函数，常用的热力学势有内能、焓、自由能和吉布斯自由能等。
热力学势可用于分析和研究系统的稳定性、平衡性以及能量转化和传递的效率等。
总结本文介绍了热力学的基本概念，包括热力学第一定律、热力学第二定律、热力学第三定律、热力学循环、热力学平衡和热力学势等。
通过深入理解这些基本概念，我们可以更好地理解和应用热力学原理，为研究和实践中的问题提供有效的解决方案。
热力学基本概念汇总
(5)等温过程T1=T2=Tex，Tex＝const.
1mol理想气体，在273K，P1=4Pθ,V1=5.6dm3 ，分 三个不同的途径等温膨胀到P2=Pθ,V2=22.4dm3,比较 它们所做的功。假设气缸上放置的是既没有摩擦又无 重量的的活塞。 Ⅰ：反抗恒外压，Pex= Pθ一次膨胀到终态
第一章 热力学第一定律
§1.1 §1.2 §1.3 §1.4 §1.5 §1.6 §1.7 §1.8 §1.9
热力学基本概念 热和功 热力学第一定律 功的计算、可逆过程 等容热、等压热和焓 热容及热的计算 热力学第一定律的应用Ⅰ——简单参量变化 热力学第一定律的应用Ⅱ——相变化 热力学第一定律的应用Ⅲ——热化学
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含义：
体系内质点间的势能：吸引能，排斥能 体系分子间的动能： 平动能，转动能，振动能 体系内质点的运动能：核能 电子运动能
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特点：
（1）热力学能的绝对值无法确定
（2）热力学能是状态函数
（3）热力学能是容量性质
其微小变量可表示为某几个自变量的全微分形式。对 纯物质单相封闭系可有：
U f (T ,V );
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2.能量转化与守恒定律
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。
3.热力学能
E= EK + Ep + U
动能 势能 热力学能 －系统内部 能量的总和。
系统(包括孤立系统)的形式。叙述为： ➢ 封闭系统中的热力学能不会自行产生或消灭，只 能以不同的形式等量地相互转化。 ➢ 第一类永动机(无需环境供给能量而能连续对环境 做功的机器)不能制造。
热力学基本概念
热力学基本概念热力学是一个广泛且复杂的物理概念，它在我们的生活中有着广泛的应用，包括空调、冰箱、汽车发动机等工作原理，都与热力学有密切关系。
在这篇文章中，我们会对热力学的基本概念进行深入探讨。
什么是热力学热力学是研究能量转换和传递，特别是热量和其他形式能量转换规律及物质状态变化的学科。
它的主要内容包括能量守恒、熵增、系统与环境交互等方面。
热力学主要概念热力学系统：在研究过程中，我们通常会把某一部分物质或空间划定为研究对象，这就是热力学系统。
根据边界是否允许能量或物质交换，我们可以将系统划分为孤立系统、封闭系统和开放系统。
状态参数和过程参数：用来描述系统现状的参数称为状态参数，如压力，体积，温度，内能等。
而用来描述系统状态改变的过程参数包括热量和功。
热力学定律零定律：如果两个系统分别与第三个系统处于热平衡状态，那么这两个系统之间也处于热平衡状态，即它们的温度相等。
这就为温度测量提供了物理基础。
第一定律（能量守恒定律）：它认为各种能量可以相互转换，但总量一定是守恒的。
在热力学的语境中，能量的转换主要出现在热量和工作之间。
具体表现为对一个系统施加热量，系统会根据能量守恒原理将一部分热量转化为其他形式的能量。
第二定律（熵增定律）：在自然过程中，系统的熵，即无序程度，总是趋于增大。
这表明自然界有个向着更混乱、更无序方向发展的趋势。
第三定律（热力学温度的定律）：只有在绝对零度，即零开尔文时，所有的系统无论何种物质，都无法产生新的热。
结论理解热力学的基本概念对于我们理解日常生活中的许多现象具有重要的意义。
只有深入理解了热力学定律，我们才能更好地理解能量转换和传递的规律。
热力学基本概念
热力学基本概念热力学是研究热与能的转换以及它们之间关系的学科，是研究物质在宏观和微观层面上的热现象和能量转移的科学。
热力学基本概念包括热、温度、热力学系统、态函数、热容、热力学第一定律和热力学第二定律等。
1. 热在热力学中，热是指物体之间能量传递的方式。
当两个物体的温度不相同时，它们之间就会发生能量的转移，这种能量转移就是热。
热可以引起物体的温度变化以及其他物理和化学变化。
2. 温度温度是反映物体热程度高低的物理量。
热力学温度是根据物体热平衡状态下的性质定义的。
按照热力学第零定律，当两个物体达到热平衡时，它们的温度是相等的。
温度常用单位是摄氏度、开尔文和华氏度。
3. 热力学系统热力学系统是指研究对象，可以是一个物体、一组物体或者更大范围的物质。
根据与外界能量和物质交换的情况，热力学系统分为封闭系统、开放系统和孤立系统。
- 封闭系统：封闭系统与外界的物质交换被禁止，但能量可以在系统和外界之间进行交换。
- 开放系统：开放系统和外界的能量和物质交换都是允许的。
- 孤立系统：孤立系统既不能与外界交换物质，也不能与外界交换能量。
4. 态函数态函数是热力学系统状态的特征量，与系统的初始和末状态无关。
常用的态函数有温度、压强、体积、内能、焓、熵等。
态函数在热力学的计算中具有很重要的作用。
5. 热容热容是物体吸收或释放热量时的温度变化与热量变化之间的比例关系。
热容可以分为定压热容和定容热容。
- 定压热容：在恒定压力下，物体温度升高1度所吸收的热量与温度变化之比。
- 定容热容：在恒定体积下，物体温度升高1度所吸收的热量与温度变化之比。
6. 热力学第一定律热力学第一定律，也被称为能量守恒定律，指出能量既不能创造也不能销毁，只能从一种形式转化为另一种形式，系统内能的变化等于系统所吸收的热量与所做的功的代数和。
7. 热力学第二定律热力学第二定律是指自然界中存在一种基本规律，即热量无法从热量低的物体自发地传递到热量高的物体，而是自发地从高温物体传递到低温物体。
热力学中的基本概念及应用
热力学中的基本概念及应用热力学是一门物理学科，研究的是热量和功的传递关系，以及微观粒子对宏观物质性质和状态的影响。
在热力学当中，有一些基本概念和定理，这些概念和定理非常重要，是我们理解和应用热力学知识的基础。
一、热力学基本概念1. 系统系统是指我们研究的物体或物质，它可以是一个独立的物体，也可以是多个物体共同组成的系统。
在研究热力学问题的时候，我们需要把系统和外界分开考虑，从而确定系统的性质和状态。
2. 热量热量是指物体内部的热运动的能量，通常用Q表示。
当两个物体的温度不同的时候，它们之间会发生热传递，也就是热流动，这时就会有热量在两个物体之间转移。
3. 温度温度是衡量物体热度高低的物理量，通常用T表示。
温度越高，物体的分子运动越剧烈，能量就越大。
温度的单位是“开尔文(K)”，也可以用摄氏度(℃)表示。
4. 压力压力是指单位面积下物体所受的压力，通常用p表示。
压力越大，物体就越容易被压缩。
5. 热力学定律热力学中有三个基本定律，它们分别是：热力学第一定律、热力学第二定律和热力学第三定律。
这些定律是热力学的基本法则，它们被广泛应用于各种领域。
二、热力学应用热力学不仅是一门理论学科，还应用于很多实际问题当中。
下面我们来看看一些热力学应用的例子。
1. 冷却器冷却器是一种将热量转移出去的设备，它通常用于发动机、电子设备等地方。
在冷却器中，通过流过散热片的冷却液，将发动机产生的热量转移到空气中，从而保持发动机的工作温度。
2. 发电厂发电厂是一种将热能转化为电能的设备。
在发电厂中，首先需要产生热量，这个热量可以来自于燃烧煤、燃气或核聚变反应。
然后，这个热量会使得水变成蒸汽，推动涡轮旋转，最终产生电能。
3. 空调空调是一种将室内热量转移到外界的设备，通过空调可以使得室内温度保持在舒适的范围内。
在空调中，通过制冷剂的循环来吸收室内的热量，然后将这个热量传递到室外，从而达到降温的目的。
总结热力学是一门非常重要的物理学科，它帮助我们理解了物体的热运动和温度变化，也启示我们将热能转化为其他形式的能量。
热力学基本概念
热力学基本概念热力学是一门研究能量转化和传递规律的物理学科，它涉及到热、能量和它们的传递过程。
在热力学中，有一些基本概念是我们理解和应用此学科的基础。
本文将介绍热力学的几个基本概念，包括热力学系统、状态量、过程和平衡等。
一、热力学系统热力学系统是研究对象，可以是任何一个系统，从小到微观的分子系统，到大到宏观的天体系统。
系统可以与外界进行热、功和物质的交换。
根据系统与外界之间的交换情况，热力学系统可以分为封闭系统、开放系统和孤立系统。
封闭系统是与外界不进行物质交换，但可以进行热和功交换的系统。
开放系统允许物质的进出，与外界进行热、功和物质的交换。
孤立系统既不进行物质交换，也不进行热和功交换。
二、状态量状态量是描述热力学系统特征的物理量，它们的值只与系统所处的状态有关。
例如，温度、压力、体积、内能和熵等都属于状态量。
温度是一个描述系统热平衡状态的物理量，它与热量的传递方向有关。
压力是描述系统内部分子碰撞对容器壁施加的压力力度。
体积是描述系统占据的空间大小。
内能是系统的总能量，包括宏观和微观的能量。
熵是描述系统的无序程度。
三、过程过程是系统由一个状态转变为另一个状态的变化过程。
根据系统是否与外界有物质和能量的交换，过程可以分为无穷小过程和有限过程。
在无穷小过程中，系统与外界之间的交换量可以忽略不计。
有限过程是指系统与外界之间的交换量无法忽略。
在热力学中，最常见的过程有等温过程、绝热过程和等熵过程等。
等温过程是指系统与外界保持温度不变，在此过程中系统与外界发生热交换。
绝热过程是指系统与外界没有热交换，在此过程中只有功交换。
等熵过程是指系统的熵保持不变，即系统从一个状态转变为另一个状态，且熵不发生改变。
四、平衡平衡是热力学中的一个重要概念，它分为热平衡和力学平衡。
在热平衡状态下，系统内部各部分之间没有温度差异；力学平衡状态下，系统内各部分之间没有压力差异。
热力学平衡是指热平衡和力学平衡同时成立的状态。
在热力学平衡状态下，系统处于最稳定的状态，不发生自发变化。
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大学物理
热力学基础
第1讲 热力学的基本概念
Ø 热力学系统 在热力学中把有大量分子组成的宏观物体 ( 气体、液 体、固体)称为热力学系统,简称系统. 系统以外与系统有着相互作用的环境称为外界. 孤立系统 : 与外界不发生任何能量和物质交换 的热力学系统. 封闭系统 : 与外界只有能量交换而没有物质交 换的系统. 绝热系统: 与外界没有热量交换的系统.
Ø 热力学的状态参量 状态参量是描述气体宏观状态的物理量. 包括体积、压强 和温度. 1. 体积 V : 气体分子自由活动的空间. 国际单位: m3(米3 )
当气体分子大小不计时 , 气 体体积等于容器的容积. 2. 压强 p: 垂直作用在容器壁单位面积上的气体压力.
F p= S
国际单位: Pa (帕斯卡) 1 Pa = 1 N·m-2 1标准大气压 = 1.01325×105Pa
3. 温度 T : 表征热平衡状态下系统的宏观性质. 热平衡: 两热力学系统相互接触, 而与外界没有热量交 换, 当经过了足够长的时间后, 它们的冷热程度不再发生 变化, 则称这两系统达到了热平衡. • 热力学第零定律 在不受外界影响的条件下, 如果处于确定状态下的物体A 分别与物体B、C达到热平衡, 则物体B和C也必相互热平衡.
A B C
A B C
Ø 温标 —— 温度的数值表示. 摄氏温标(t): t ℃ 水的冰点 0 ℃, 水的沸点 —— 100℃. 华氏温标(F): 在标准大气压下, 冰的熔 点为 32度, 水的沸点为212度,中间划分 180等分. 热力学温标(T): 单位: K(开尔文) 绝对温标与测温物质的性质无关,是 一种基本的科学温标. 水三相点(气态、液态、固态的共存状态) 为273.16 K . 摄氏温标和绝对温标的换算： T = 273.15 + t
Ø 平衡态和准静态过程 平衡态: 在不受外界影响的条件下, 无论初始状态如何, 系统的宏观性质在经充分长时间后不再发生变化的状态. 热力学过程: 热力学系统的状态随时间发生变化的过程. 准静态 过程 : 状态 变化过程进行得非常缓慢 , 以至 于过 程中的每一个中间状态都近似于平衡态.
p
准静态 过程的过程 曲线可以用 p-V图来 描述 , 图 上的 每一点 分 别 表示系统的一个平衡态.
(pA,VA,TA) ( PC,VC,TC ) (pB,VB,TB)
O
V
Ø 理想气体状态方程 在任何 情况下严格遵守 “波 -马定律” 、 “盖-吕定律 ”以 及“查理定律”的气体称为理想气体. 一般气体看作理想气体: 压力不太大(与大气压比较) 温度不太低(与室温比较) 由三定律:
p1V1 p 2V 2 = = L = 恒量 T1 T2
(质量不变)
p,V,T → p0,V0,T0 (标准状态)
标准状态:
p0 = 1.01325 × 10 5 Pa Vmol = 22.4 × 10-3 m 3 • mol -1 pV p0V0 m p0V mol = = T T0 M T0
T0 = 273.15 K m V0 = Vmol M
p0V mol 令: R = = 8.31 ( J • mol-1 • K -1 ) T0 R称为摩尔气体常量
理想气体状态方程:
m pV = RT M
END
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