第二章_均匀物质的热力学性质ppt课件.ppt

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1、27八月2021第二章均匀物质的热力学性质第二章均匀物质的热力学性质本章在第一章理论的基础上，具体讨论均匀物质系统的热力学性质，包括理想气体、气体的节流过程、绝热膨胀过程、热辐射和磁介质系统等内容。在方法上，本章的重点是由4个基本方程出发，得出8个偏导数和4个麦氏关系。然后，利用这些关系以及其它偏导数关系证明热力学恒等式。这一章是热力学部分极为重要的一章。27八月2021第二章均匀物质的热力学性质§2.1内能、焓、自由能和吉布斯函数的全微分建立U、H、F、G的全微分，目的是建立这四个量与状态参量及S之间的基本关系。这样：①可以求出这些重要的不可测的态函数；②可以研究一些十分重要的

2、场理效应；③研究不同物理效应之间的关系。27八月2021第二章均匀物质的热力学性质一、4个基本方程(2.1.1)1.即热力学基本方程2.将（1）代入后：3.将（1）代入上式后：27八月2021第二章均匀物质的热力学性质总结：dU=TdS-pdV(2.1.1)dH=TdS+Vdp(2.1.2)dF=-SdT-pdV(2.1.3)dG=-SdT+Vdp(2.1.4)4.将（2）代入上式可得：),((2.1.3)VTFFPdVSdTdF=--=27八月2021第二章均匀物质的热力学性质由(2.1.1)式dU=TdS-pdV，有二、8个偏导数由(2.1.2)式dH=TdS＋Vdp，有2

3、7八月2021第二章均匀物质的热力学性质由(2.1.3)式dF=-SdT-pdV，有由(2.1.4)式dG=-SdT＋Vdp，有三、麦氏关系下面我们从基本微分式出发，以均匀的简单系统为例，研究各种平衡性质之间的关系。27八月2021第二章均匀物质的热力学性质1.推导：*2.总结：（1）(2.1.5)(2.1.7)(2.1.9)(2.1.11)27八月2021第二章均匀物质的热力学性质上面这四个公式将S、T、P、V这四个变量用热力学函数U、H、F、G的偏导数表达出来，我们将在第五节讲述如何利用这组公式求简单系统的基本热力学函数。（2）（2.1.6）（2.1.8）（2.1.10）（2

4、.1.12）27八月2021第二章均匀物质的热力学性质上面这四个公式则给出了S、T、P、V这四个变量的偏导数之间的关系，是麦克斯韦首先导出的，称为麦氏关系。我们将在下一节讲述这组公式的应用。3.热力学关系的记忆方法四个基本方程，八个偏导，四个麦氏关系。首先，画两正交箭头，从上到下为S→T，从左到右为P→V。为了便于记住箭头的方向，可默读一个英文句子：TheSunispouringdownhisraysupontheTrees,andthebrookisflowingfromthePeaktotheValley.然后，按顺时针方向加上E(U)、F、G和H。27八月2021第二章均匀

5、物质的热力学性质a.函数的相邻两量为自变量，对应两量为系数。b.箭头离开自变量，取正；箭头指向自变量，取负。例如，与U相邻的两自变量分别为S和V，对应的系数为T和p，前者箭头离开自变量，后者箭头指向自变量，故可写出dU=TdS－pdV用同样的方法，可方便的写出其他三个基本方程。从四个基本方程出发，利用系数比较法，可很方便地写出八个偏导数。例如，由dU=TdS－pdV出发，设U=U(S,V),写出U的全微分，然后比较系数，即可得到.①基本方程记忆规则②八个偏导数的记忆方法27八月2021第二章均匀物质的热力学性质沿顺时针方向，例如，从S出法，S对V求导T不变，等于p对T求导V不变。

6、箭头都指向自变量或都离开自变量取正，一个指向自变量，而一个离开自变量则取负，得按此方法，分别从V、T和p出发，就可得到另外三个麦氏关系。沿逆时针方向也可得出四个麦氏关系，只不过顺序不同而已。③麦氏关系的记忆方法27八月2021第二章均匀物质的热力学性质推导和证明热力学关系是热力学部分技能训练的重点。推导热力学关系的一般原则是：将不能直接测量的量，即函数（如U、H、F、G、S）用可以直接测量的量(如p、V、T、Cp、CV、α、β、κT)表达出来。为此，我们会经常用到下面介绍的一些关系式。4.证明热力学恒等式的几种方法设给定四个状态参量x、y、z和w，且F(x，y，z)=0，而w是变

7、量x、y、z中任意两个的函数，则有下列等式成立：27八月2021第二章均匀物质的热力学性质27八月2021第二章均匀物质的热力学性质§2.2麦氏关系的简单应用一.麦氏关系：（2.2.1）（2.2.2）（2.2.3）（2.2.4）麦氏关系给出了S、T、P、V这四个变量的偏导数之间的关系。利用麦氏关系，可以把一些不能直接从实验测量的物理量用例如物态方程（或和）和热容量等可以直接从实验测量的物理量表达出来。（2.2.3）和（2.2.4）二式右方只与物态方程有关，是更为常用的。27八月2