大学物理-热力学基础必考知识点

第九章 热力学基础主要内容

一.准静态过程（理想过程，在P-V 图中代表一条线）

系统从一个平衡态到另一个平衡态，中间经历的每一状态都可以近似看成平衡态（平衡态在P-V 图中代表一个点）过程。

二.理想气体状态方程：

112212PV PV PV C T T T =→=； m PV RT M

'=； P nkT = 8.31J R k mol =；231.3810J k k -=⨯；2316.02210A N mol -=⨯；A R N k =

三.热力学第一定律

Q E W =∆+；dQ dE dW =+

1.气体做功 21V V W Pdv =⎰ （规定气体对外做功>0 ）

2.Q （规定气体从外界吸收热量>0，过程量，只有在某个过程中才有意义）

3.2121()V m V m m m dE C dT E E C T T M M ''=

-=- 或 （状态量，理想气体内能只取决于温度，内能变化公式适用于任意的过程。）,2V m i C R =，=，P +22m i C R （i 为自由度，单原子分子自由度为3，双原子分子为5，多原子分子为6）， =+，P ,m V m C C R ，气体比热容比：γ=>,,1P m V m C C

四.热力学第一定律在理想气体的等值过程和绝热过程中的应用

1. 等体过程

-2(V m T 2. 等压过程

⎧=⋅-=-⎪⎪⎪=∆+=-=⋅∆⎨⎪⎪∆=-∆⎪⎩21212121()()

+2

()2()=2p m V m m W P V V R T T M

m i Q E W C T T P V

M m i E C T T P V

M 3.等温过程

212211

0T T E E m V m p Q W RTln RTln

M V M p -=⎧⎪''⎨===⎪⎩ 1. 绝热过程

210()

V m Q W E C T T ν=⎧⎪⎨=-∆=--⎪⎩

绝热方程1PV C γ=， -12V T C γ= ，13P T C γγ

--= 。

五.循环过程

特点：系统经历一个循环后，0E ∆=

系统经历一个循环后Q W =（代数和）（代数和）

1. 正循环（顺时针）-----热机

逆循环（逆时针）-----致冷机

2. 热机效率： 122

111

1Q Q Q W

Q Q Q η-===-

式中：1Q ------在一个循环中，系统从高温热源吸收的热量和；

2Q ------在一个循环中，系统向低温热源放出的热量和；

12W Q Q ＝－------在一个循环中，系统对外做的功（代数和）。

卡诺热机效率（两条等温＋两条绝热线构成的正循环）

2

1

1c T T η=-（效率公式要求会推导）

式中：1T ------高温热源温度；2T ------低温热源温度；

4. 制冷机的制冷系数：

2

2

12Q =

Q -Q =定义：Q e W

卡诺制冷机的制冷系数：221212

Q T e Q Q T T ==-- 六. 热力学第二定律

1. 开尔文表述：从单一热源吸取热量使它完全变为有用功的循环过程是不存在的（热机效率为100%是不可能的）。

2. 克劳修斯表述：热量不能自动地从低温物体传到高温物体。

两种表述是等价的.

3. 不可逆过程：各种实际宏观过程都是不可逆的，且它们的不可逆性又是相互沟通的。如功热转换、热传导、气

体自由膨胀等都是不可逆过程。

热力学概率

：与同一宏观态对应的所含有的微观状态数。（了解） 自然过程沿着向增大的方向进行，平衡态相应于一定宏观条件下热力学概率最大的状态。

4. 玻耳兹曼熵公式

5. 熵增加原理：对孤立系统

重点：

1. 理解准静态过程、体积功、热量、摩尔热容等概念；掌握其计算。

2. 理解并会运用热力学第一定律，利用它分析和计算理想气体各过程。

3.理解循环过程的特点；理解热机效率的概念，会计算简单循环的热机效率；

4.了解制冷系数的概念，了解简单循环制冷系数的计算方法；

5. 理解卡诺循环，会计算卡诺热机效率及致冷系数。

6. 理解可逆过程和不可逆过程；理解热力学第二定律的两种描述及其意义；

7.了解热力学第二定律的统计意义；了解熵的概念和熵增加原理；

8. 理解克劳修斯熵，掌握简单系统克劳修斯熵的计算。

Ωln k S =0S ≥∆