热力学|复习¶
热力学第零定律¶
若两个物体都与处于确定状态的第三物体处于热平衡,则这两个物体彼此处于热平衡。
温度是决定一个物体是否与其他物体处于热平衡的宏观性质
热力学第一定律¶
外界向系统传递能量
意义: 外界对物体传递的热量,一部分使系统的内能增加,另一部分用于系统对外界做功
记忆:
微小过程:
气体对外做功有
理想气体的准静态过程¶
等容过程与摩尔定容热容¶
摩尔定容热容
此式通用于理想气体的内能计算,不限于等容过程 (因为内能是温度的单值函数)
又理想气体的内能为
等压过程与摩尔定压热容¶
由
摩尔定压热容
可以算出
等温过程¶
另有
绝热过程¶
从
其中
绝热过程和等温过程有
循环过程与卡诺循环¶
循环过程¶
一个热力学系统从某一状态出发,经过一系列变化过程,最后回到初始状态,这样的过程称为 循环过程
。如果一个循环过程所经历的每一个分过程都是准静态过程,那么循环过程就可在 正循环
,反之称为 逆循环
循环一次,内能不变 (因为
正循环设备称为 热机
,
逆循环设备称为 制冷机
,
热机¶
热机的工作过程就是工质从高温热源吸收热量
热机效率
制冷机¶
工质从低温热源吸收
制冷系数
卡诺循环¶
卡诺循环是两个温度恒定热源间工作的循环过程,是通过 等温膨胀-绝热膨胀-等温压缩-绝热压缩
四个过程组成的循环过程,理论上具有最高效率
等温膨胀 (
所以
热力学第二定律¶
开尔文表述: 不可能从单一热源吸收热量,并将这热量完全变为功,而不产生其他影响
克劳修斯表述: 热量可以自发地从温度高的物体传递到温度低的物体,但不可能自发地从低温物体传向高温物体
卡诺定理¶
可逆过程与不可逆过程¶
设有一过程,使物体从状态
热力学中,只有过程进行得无限缓慢,没有由于摩擦等引起机械能的耗散,由一系列无限接近于平衡状态的中间状态所组成的准静态过程,才是可逆过程。
卡诺定理¶
在同样高低温热源 (高温热源温度为 可逆机
,无论用什么工质,效率都等于
在同样高低温热源 (高温热源温度为) 之间工作的一切不可逆机,无论用什么工质,不可能高于可逆机,即
应用: 提高热机效率应该提高高温热源温度
熵,玻尔兹曼关系¶
卡诺热机中,改用
任意可逆循环,都可近似地看作由许多卡诺循环组成:
环路积分恒为
注意:
- 熵是状态的函数,是通用的,
只适用于可逆过程 - 可逆的绝热过程是等熵过程
玻尔兹曼关系¶
用热力学概率
其中
熵增原理¶
在孤立系统中发生的任何不可逆过程,都导致了整个系统熵的增加,系统的总熵只有在可逆过程中才是不变的