热力学统计物理各章重点总结

热力学统计物理各章重点总结

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第一章

概念

1.系统:孤立系统、闭系、开系

与其他物体既没有物质交换也没有能量交换的系统称为孤立系；

与外界没有物质交换,但有能量交换的系统称为闭系；

与外界既有物质交换，又有能量交换的系统称为开系;

2.平衡态

平衡态的特点：1.系统的各种宏观性质都不随时间变化;2．热力学的平衡状态是一种动的平衡，常称为热动平衡；３．在平衡状态下,系统宏观物理量的数值仍会发生或大或小的涨落;４.对于非孤立系，可以把系统与外界合起来看做一个复合的孤立系统，根据孤立系统平衡状态的概念推断系统是否处在平衡状态。

3.准静态过程和非准静态过程

准静态过程:进行得非常缓慢的过程,系统在过程汇总经历的每一个状态都可以看做平衡态。

非准静态过程,系统的平衡态受到破坏

4.内能、焓和熵

内能是状态函数。当系统的初态A和终态B给定后，内能之差就有确定值，与系统由A到达Ｂ所经历的过程无关；

表示在等压过程中系统从外界吸收的热量等于态函数焓的增加值。这是态函数焓的重要特性

克劳修斯引进态函数熵。定义：

5.热容量：等容热容量和等压热容量及比值

定容热容量:

定压热容量：

6.循环过程和卡诺循环

循环过程(简称循环)：如果一系统由某个状态出发，经过任意一系列过程，最后回到原来的状态，这样的过程称为循环过程。系统经历一个循环后，其内能不变。

理想气体卡诺循环是以理想气体为工作物质、由两个等温过程和两个绝热过程构成的可逆循环过程。

7.可逆过程和不可逆过程

不可逆过程:如果一个过程发生后,不论用任何曲折复杂的方法都不可能使它产生

的后果完全消除而使一切恢复原状。

可逆过程：如果一个过程发生后,它所产生的后果可以完全消除而令一切恢复原

状。

8.自由能:F和G

定义态函数:自由能F，Ｆ＝Ｕ－TS

定义态函数：吉布斯函数G，G=U-TS＋PV,可得GA-GB－W1

定律及推论

1.热力学第零定律-温标

如果物体A和物体B各自与外在同一状态的物体Ｃ达到热平衡，若令A与B进行热接触，它们也将处在热平衡。

三要素:

(1)选择测温质；

（2）选取固定点；

（3）测温质的性质与温度的关系。(如线性关系)

由此得的温标为经验温标。

2.热力学第一定律－第一类永动机、内能、焓热力学第一定律:系统在终态B和初态A的内能之差ＵB-UA等于在过程中外界对系统所做的功与系统从外界吸收的热量之和,热力学第一定律就是能量守恒定律. ＵB－UA＝W+Q.能量守恒定律的表述:自然界一切物质都具有能量，能量有各种不同的形式,可以从一种形式转化为另一种形式，从一个物体传递到另一个物体,在传递与转化中能量的数量保持不变。

第一类永动机：不需要任何动力的，不断自动做功的机器。

3.焦耳定律-理想气体

气体的内能只是温度的函数,与体积无关。这个结果称为焦耳定律。

对理想气体,第二项为零,则有:

4.热力学第二定律－第二类永动机、熵

热力学第二定律:1、克氏表述－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;2、开氏表述-不可能从单一热源吸热使之完全变成有用的功而不引起其它变化,第二类永动机不可能造成

第二类永动机：能够从单一热源吸热，使之完全变成有用的功而不产生其它影响的机器。

熵取微分形式

5.卡诺定理及推论

卡诺定理:所有工作于两个一定的温度之间的热机,以可逆机的效率为最大

推论:所有工作于两个一定的温度之间的可逆热机，其效率相等

6.熵增加原理

熵增加原理：系统经绝热过程由初态变到终态,它的熵永不减少,熵在可逆绝热过程中不变,在不可逆绝热过程后增加。

7.最大功原理

在等温过程中,系统对外界所作的功-W不大于其自由能的减少。或系统自由能的减少是在等温过程中从系统所能获得的最大功。

方程

第二章概念

1.麦氏关系

2.焦-汤效应和焦-汤系数

在节流过程前后，气体的温度发生了变化。该效应称为焦-汤效应

定义焦—汤系数:焓不变的条件下,气体温度随压强的变化关系。Ｈ=Ｈ(Ｔ，P)

3.特性函数

4.平衡辐射和辐射通量密度

平衡辐射：当物体对电磁波的吸收和辐射达到平衡时,电磁辐射的特性将只取决于物体的温度,与物体的其它特性无关。

辐射通量密度:单位时间内通过小孔的单位面积向一侧辐射的辐射能量。

与辐射内能密度的关系：

5.磁介质的麦氏关系、热力学基本微分方程

热力学的基本微分方程dU ＝ＴｄＳ- PdV

定律

1.焦耳定律

2.斯特藩—玻耳兹曼定律

3.基尔霍夫定律

方程

第三章

概念

1.热动平衡判据:熵判据、内能、焓、自由能、吉布斯判据

熵判据

孤立系dＳ０U,V不变，平衡态S极大。

对系统的状态虚变动，熵的虚变动

2.均匀系统的热动平衡条件和稳定条件

3.化学势

名为化学势,它等于在温度和压力不变的条件下，增加1摩尔物质时吉布斯函数的改变。

4.巨热力学势

巨热力学势Ｊ是以Ｔ，V为独立变量的特性函数

5.单元复相系平衡条件

整个系统达到平衡时，两相的温度、压力和化学势必须相等。这就是复相系达到平衡所要满足的平衡条件。

6.相图、三相点、相平衡曲线

ＡＣ—汽化线,分开气相区和液相区;

AB—熔解线，分开液相区和固相区；

OA—升华线，分开气相区和固相区。

A点称为三相点，系统处于该点的状态时，

为气,液,固三相共存状态。

Ｃ点称为临界点,它是汽化线的终点。

在单元两相系中,由相平衡条件所得到的T-Ｐ之间的关系P =P(T），在T－P 图上所描述的曲线称为相平衡曲线。AC， AB,OA线。

7.一级相变、二级相变、连续相变

一级相变：相变时两相的化学势连续，而化学势对温度和压强的一阶偏导数存在突变。

二级相变的特征是,在相变时两相的化学势和化学势的一级偏导数连续，但化学势的二级偏导数存在突变。