热 力 学 基 础 总 结
07_统计热力学基础小结
核的总配分函数等于各原子的核配分函数的乘积。 q n ,total = (2s n + 1)(2 s n '+1)(2 s n "+1)... = ∏ (2 s n + 1) i
i
仅在此种近似下，核配分函数才与温度 T 无关，此时有： H n = U n = CV (n) = 0 p = -(∂An/∂V)T,n=0 An = − NkT ln qn ∂A S n = − n = Nk ln q n ∂T V , N Gn = − NkT ln qn = An 分子全配分函数 q = q t ⋅ q r ⋅ qV ⋅ qe ⋅ q n 化学反应体系的公共能量标度 按公共能量标度， q ' = ∑ g i e −(ε 0 +εi ) / kT =e −ε 0 / kT ∑ g i e −ε i / kT = e −ε 0 / kT ⋅ q 能量标度的改变只对具能量单位的量 U、H、F、G 有影响，即多一项 U0 例如：对非定位系 A = − kT ln qN + U0 N!
1
二．波尔兹曼能量分布式 N i* = N gi e − εi / kT ∑ gi e−εi /kT
i
最可几分布时 i 能级上的粒子数 e −ε i / kT 称波尔兹曼因子
Ni g e − ε i / kT = i − ε i / kT N ∑ gie
i
i 能级上的粒子数占总粒子数之比，也称能级分布数
同左
同左
CV =
∂ ln q p = NkT ∂V T , N
同左
对来自第一定律的函数（H、U、CV、p）表达式相同 对来自第二定律的函数（S、A、G）表达式不同
大学物理上册（第五版）重点总结归纳及试题详解第五章热力学基础
⼤学物理上册（第五版）重点总结归纳及试题详解第五章热⼒学基础第五章热⼒学基础⼀、基本要求1．掌握功、热量、内能的概念，理解准静态过程。
2．掌握热⼒学第⼀定律，能分析、计算理想⽓体等值过程和绝热过程中功、热量、内能的改变量。
3．掌握循环过程和卡诺循环等简单循环效率的计算。
4．了解可逆过程和不可逆过程。
5．理解热⼒学第⼆定律及其统计意义，了解熵的玻⽿兹曼表达式及其微观意义。
⼆、基本内容1. 准静态过程过程进⾏中的每⼀时刻，系统的状态都⽆限接近于平衡态。
准静态过程可以⽤状态图上的曲线表⽰。
2. 体积功pdV dA = ?=21V V pdV A功是过程量。
3. 热量系统和外界之间或两个物体之间由于温度不同⽽交换的热运动能量。
热量也是过程量。
4. 理想⽓体的内能2iE RT ν=式中ν为⽓体物质的量，R 为摩尔⽓体常量。
内能是状态量，与热⼒学过程⽆关。
5. 热容定体摩尔热容 R i dT dQ C V m V 2)(,== 定压摩尔热容 R i dT dQ C p mp 22)(,+== 迈耶公式 R C C m V m p +=,, ⽐热容⽐ ,,2p m V mC i C iγ+==6．热⼒学第⼀定律A E Q +?=dA dE dQ +=（微分形式）7．理想⽓体热⼒学过程主要公式（1）等体过程体积不变的过程，其特征是体积V =常量。
过程⽅程： =-1PT 常量系统对外做功： 0V A =系统吸收的热量：()(),21212V V m iQ vC T T v R T T =-=-系统内能的增量：()212V iE Q v R T T ?==-（2）等压过程压强不变的过程，其特征是压强P =常量。
过程⽅程： =-1VT 常量系统对外做功：()()212121V P V A PdV P V V vR T T ==-=-?系统吸收的热量： (),2112P P m i Q vC T v R T T ??=?=+-系统内能的增量： ()212iE v R T T ?=-（3）等温过程温度不变的过程，其特征是温度T =常量。
高中化学热力知识点总结
高中化学热力知识点总结一、热力学基本概念1. 热力学系统：被研究的对象，可以是固体、液体或气体。
2. 环境：系统之外的所有物体。
3. 边界：系统与环境之间的分界面。
4. 状态：系统在某一时刻的所有宏观性质的集合。
5. 状态函数：系统的宏观性质，其值只与系统的状态有关，如温度、压力、体积等。
6. 过程：系统从一个状态变化到另一个状态的一系列状态的集合。
7. 热力学平衡：系统与环境之间没有能量和物质交换的状态。
二、热力学第一定律1. 内能：系统内部所有微观粒子的动能和势能之和。
2. 热力学第一定律：能量守恒定律在热力学中的表现形式，即系统内能的变化等于系统与环境之间能量交换的净效应。
3. 热量：系统与环境之间因温度差而产生的热能传递。
4. 功：力作用在物体上并使物体发生位移所产生的能量转换。
5. 等容过程：系统体积不变的热力学过程。
6. 等压过程：系统压力不变的热力学过程。
7. 等温过程：系统温度不变的热力学过程。
三、热力学第二定律1. 熵：系统无序度的量度，也是能量分散程度的指标。
2. 热力学第二定律：自然过程总是向着熵增加的方向进行。
3. 可逆过程：系统和环境都能完全恢复原状的过程。
4. 不可逆过程：系统或环境不能完全恢复原状的过程。
5. 熵变：系统经历一个过程后熵的增加量。
四、化学反应热力学1. 化学反应：原子重新排列形成新物质的过程。
2. 反应热：化学反应发生时吸收或放出的热量。
3. 热化学方程式：表示化学反应及其伴随热量变化的方程式。
4. 燃烧热：1摩尔物质完全燃烧时放出的热量。
5. 中和热：酸和碱中和反应生成1摩尔水时放出的热量。
6. 电化学：研究化学反应与电能转换的科学。
五、溶液与电解质1. 溶液：一种或几种物质以分子或离子形式分散在另一种物质中形成的均匀混合物。
2. 饱和溶液：在一定温度下，溶质在溶剂中达到最大溶解度的溶液。
3. 电解质：在溶液或熔融状态下能导电的物质。
4. 非电解质：在溶液或熔融状态下不能导电的物质。
大学物理 第八章 热力学基础
CV
2019/5/21
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§8.2 热力学第一定律
热力学基础
§8.2.1 热力学第一定律 本质：包括热现象在内的能量守恒和转换定律。
E2 E1 W Q (E2 E1) W E W
Q
dQ dE dW
Q
E E2 E1
W
+ 系统吸热 内能增加 系统对外界做功
系统放热 内能减少 外界对系统做功
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热力学基础
热力学第一定律适用于任何系统(气液固)的任何过 程(非准静态过程也适用),
Q E PdV
热力学第一定律的另一叙述：第一类永动机 是不可 能制成的。
第一类永动机：Q = 0， E = 0 ，A > 0的机器;
过一系列变化后又回一开始的状态，用W1表示外界对 气体做的功，W2表示气体对外界做的功，Q1表示气体 吸收的热量，Q2表示气体放出的热量，则在整个过程中 一定有（ A ）
A．Q1—Q2=W2—W1 ; B．Q1=Q2
C．W1=W2 ;
D．Q1>Q2
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【例8-4】如图,一个四周绝热的气缸热,力中学基间础 有 一固定的用导热材料制成的导热板C把气缸分 成 A.B 两部分,D是一绝热活塞, A中盛有 1mol He, B中盛有1mol N2, 今外界缓慢地
等压膨胀过程 V2>V1 , A>0 又T2>T1, 即E2-E1>0 ∴Q>0 。气体吸收的热量，一部分用于内能的增加，
一部分用于对外作功；
等压压缩过程 A<0 ， T2<T1, 即E2－E1<0 ∴Q<0 。
大一热工学基础知识点总结
大一热工学基础知识点总结热工学是工程热力学的一部分，研究热能与机械能之间的转化关系以及热力系统的性质和运行规律。
在大一的学习中，我们学习了一些热工学的基础知识点，下面将对这些知识点进行总结。
一、热力学基本概念1. 系统与环境：热力学中，我们研究的对象称为系统，而系统外部的一切都称为环境。
2. 状态和过程：系统在某一时刻的特定条件下所具有的性质称为系统的状态，而系统从一个状态变化到另一个状态的过程称为过程。
3. 热平衡与热力学平衡：系统与环境之间无热交换和无功交换的状态称为热平衡，而系统内各部分之间无微观流动和无宏观运动等变化的状态称为热力学平衡。
二、热力学定律1. 第一法则（能量守恒定律）：能量不会凭空消失或产生，只能从一种形式转化为另一种形式，即能量的输入和输出必须平衡。
2. 第二法则（热力学第一定律）：能量自发流动的方向是从高温物体向低温物体，不可逆过程中总是有熵增加。
三、气体状态方程1. 理想气体状态方程：PV = nRT，其中P为气体压力，V为体积，n为物质的摩尔数，R为气体常数，T为温度。
2. van der Waals方程：(P + a/V^2)(V - b) = nRT，修正了理想气体状态方程对实际气体性质的不足。
四、热力学循环1. 卡诺循环：由两个等温过程和两个绝热过程组成的循环，是一个完全可逆的循环。
2. 热机效率：热机的等效传热效率为η = (Q1 - Q2) / Q1，其中Q1为热量输入，Q2为热量输出。
3. 逆卡诺循环：是卡诺循环的逆过程，用来冷却物体。
4. 热泵效率：热泵的等效传热效率为η = Q1 / (Q1 - Q2)，其中Q1为热量输入，Q2为热量输出。
五、热力学性质1. 焓：在常压下，单位质量物质的焓称为比焓，表示为h。
比焓可以用来计算物质的热量变化。
2. 熵：熵是一个系统的无序程度的度量，表示为S。
熵增加代表系统向着混乱状态发展。
3. 压力、体积、温度、比容、比熵等物理量之间的关系可以通过热力学过程和状态方程得到。
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。
热力学基础知识点总结
热力学基础知识点总结
热力学是研究能量转化与传递规律的科学，主要包括以下基础知识点：
1. 系统与环境：热力学研究的对象是一个被称为系统的物体、组织或区域，而系统与其周围的一切被称为环境。
2. 状态量与过程量：状态量是描述系统状态的量，如温度、压力、体积等，它们只依赖于系统的初始和最终状态；而过程量是描述系统变化过程中的性质，如热量、功等。
3. 热平衡与温度：当两个物体处于热平衡时，它们之间不存在热量的净传递，此时它们的温度相等。
4. 热传递与热传导：热传递是指热量从高温物体流向低温物体的过程，可以通过热传导、辐射和对流等方式实现。
热传导是通过物质分子间的碰撞传递热量的过程。
5. 热容与比热容：热容是指物体吸收或释放单位温度变化所需的热量，而比热容是单位质量物质所需的热量。
6. 理想气体状态方程：理想气体状态方程描述了理想气体的压力、体积和温度之间的关系，常用的方程有理想气体状态方程
（PV=nRT）和绝热过程公式（PV^γ=常数）。
7. 熵与熵增：熵是描述系统无序度的物理量，熵增原理表明在孤立系统中，熵总是增加的。
8. 热力学第一定律：热力学第一定律是能量守恒定律在热力学中的表现，它表明能量可以从一个形式转化为另一个形式，但总能量守恒。
9. 热力学第二定律：热力学第二定律是描述热量传递方向性的原理，它指出热量只能从高温物体传递到低温物体，不会自发地从低温物体传递到高温物体。
10. 吉布斯自由能：吉布斯自由能是描述系统在恒温、恒压条件下的可用能量，通过最小化吉布斯自由能可以预测系统的平衡态。
这些是热力学基础知识点的概述，它们在热力学的研究和应用中扮演着重要的角色。
热工基础课程总结
热工基础课程总结热工基础读书报告摘要:能源就是提供能量得源泉,就是人类社会生存与发展得源泉。
热工得基础课程得目得就是认识与掌握能源开发与利用得基本规律,为合理得开发与利用能源奠定理论基础。
本文就热工基础这门课程得学习进行了以下三方面得总结。
第一:说明这门课程得研究目得与研究方法;第二:简单总结各章节得主要内容与知识框架体系;第三:从个人角度论述一下学习这门课程得心得体会及意见。
关键词:能量热工学研究方法心得体会正文自然界蕴藏着丰富得能源,大部分能源就是以热能得形式或者转换为热能得形式予以利用。
因此,人们从自然界获得得得能源主要就是热能。
为了更好地直接利用热能,必须研究热量得传递规律。
1 热工基础得研究目得与研究方法1、1 研究目得热得利用方式主要有直接利用与间接利用两种。
前者如利用热能加热、蒸煮、冶炼、供暖等直接用热量为人们服务。
后者如通过个证热机把热能转化为机械能或者其她形式得能量供生产与生活使用。
能量得转换与传递就是能量利用中得核心问题,而热工基础正就是基于实际应用而用来研究能量传递与转换得科学。
传热学就就是研究热量传递过程规律得学科,为了更好地间接利用热能,必须研究热能与其她能量形式间相互转换得规律。
工程热力学就就是研究热能与机械能间相互转换得规律及方法得学科。
由工程热力学与传热学共同构成得热工学理论基础就就是主要研究热能在工程上有效利用得规律与方法得学科。
作为一门基于实际应用而产生得学科,其最终还就是要回归到实际得应用中,这样一来,就要加强对典型得热工设备得学习与掌握。
1、2研究方法热力学得研究方法有两种:宏观研究方法与微观研究方法。
宏观研究方法就是以热力学第一定律与热力学第二定律等基本定律为基础,针对具体问题采用抽象、概括、理想化简化处理得方法,抽出共性,突出本质。
建立合适得物理模型通过推理得出可靠与普遍适用得公式,解决热力过程中得实际问题。
微观研究方法就是从物质得微观基础上,应用统计学方法,将宏观物理量解释为微观量得统计平均值,从而解释热现象得本质。
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H >0 确定）
；A
<0 。（选填>0, =0, <0或无法
选择题
1应对是封（闭B的单）组分均相系统，且W’=0时，
G p
T
的值
(A)<0 (B)>0 (C) =0 (D)无法判断
2 对于只做膨胀功的封闭系统的(A/T)V值是：（ B ） (A)大于零 (B) 小于零 (C) 等于零 (D)不确定
是非题
1 隔离系统的熵是守恒的。（ ） 答:
2 一定量理想气体的熵只是温度的函数。（ ） 答:
3 绝热不可逆膨胀过程中S >0，则其相反的过程 即绝热不可逆压缩过程中S <0。（ ）
答:
4 一个系统从始态到终态，只有进行可逆过程才有 熵变。（ ） 答:
5 系统从同一始态出发，经绝热不可逆过程到达的终 态，若经绝热可逆过程，则一定达不到此终态。（ ）
接测定的pVT关系和热性质等，间接求得不能直接测
定的热力学函数的变化。
变量变换法
dU
U T
V
dT
U V
T
dV
=nCV,m dT
[T
S V
T
p] dV
dH
H T
dT p
H p
T
dp
=nCp,m
dT
[T
V T
p
V
]
dp
dS
S T
V
dT
S V
T
dV
(
V nB
)T,
p,nc
(CB)
A
( nB
)T
, p,nc
(CB)
化学势 ：
； ； A
( nB )T ,v,nc (CB)
U
( nB
) S ,V
,nc
(CB)
H ( nB ) S , p,nc (CB)
3. 试比较和论证下列四种状态纯水的化学势大小顺序：
（1）373.15K，101325Pa 液态水的化学势 1； （2）373.15K，101325Pa 水蒸气的化学势 2； （3）373.15K，202650Pa 液态水的化学势 3； （4）373.15K，202650Pa 水蒸气的化学势 4。
答: 6 热力学第二定律的克劳修斯说法是：热从低温物体 传到高温物体是不可能的。 （ ）
答: 7 系统经历一个不可逆循环过程，其熵变> 0。（ ）
答:
8 系统由状态1经定温、定压过程变化到状态2，非体 积功 W′<0，且有W′>G ，则此状态变化一定能发生。 （）
答:
填空题
1 理想气体在定温条件下向真空膨胀，U = 0, H = 0, S > 0。（选择填>, <, =） 2 热力学第三定律的普朗克说法的数学表达式 为 S*(0 K, 完美晶体)=0。 3 1mol 理想气体由同一始态开始分别经可逆绝热膨胀 （Ⅰ）与不可逆绝热膨胀（Ⅱ）至相同终态温度，
变量变换法
命题：任一气体经绝热可逆膨胀后压力一定降 低吗？与等温可逆膨胀相比结果怎么样？
本命题即研究二个偏微商性质及其比较：
(P V )S 及(P V )T
经变量变换法可得：
(P V )S (P V )T CP CV 1
变量变换法
• 不同的教科书对变量变换法有大致相同的 表述
热力学函数间的关系及其应用 几个热力学函数间的关系 各类过程中热力学函数的变化
0，即T2
T2
根据 pV=nRT, 所以，V2V2’
典型例题——综合题:
例3：将一小玻璃瓶放入真空容器中，瓶中已封入 1 mol液态水(100℃，1013 kPa)，真空容器恰好能容 纳1 mol水蒸气(100℃，1013 kPa)。若保持整个系统 的温度为100℃，将小瓶击破后，水全部气化为水蒸 气。试计算此过程的Q，W，U，S，A，G。
由已知，得 H = 4064 kJ， W = 0 ； U = H－( pV )≈H－pVg≈H－nRT
= ( 4064－1×8314×373 × 103) kJ = 3754 kJ
S H 40.64 103 J 109.0J·K1
T
373K
A = U－TS = ( 3754－4064 ) J =－310 kJ
G = H－TS = 0 Q = U－W = U = 3754 kJ
AT< W ， 故为不可逆过程。
若 p2= p2'，试证明 V2 V2。
逆 热可
(T2,p2, V2)
绝
(T1,p1, V1)
绝
热
不
可
逆 (T2',p2',V2')
一定量纯理想气体由同一始态, 分别经绝热可逆膨胀至(T2,p2, V2)和经
绝热不可逆膨胀至(T2',p2',V2') , 若 P2 P2，试证明 V2 V2 。
变量变换法存在于物理化学教学的全过 程中，是一种普遍的研究方法。
标准状态法
• 基于热力学函数绝对值无法得知 • 采用确定的标准态（真实的或虚拟的），
• 表示为与标准态差值的方法，如
S m y (B,相态,T) =
S
y m
(B,相态,T)－
S
y m
(B,0
K)
Bg Byg,T RTln pB/py
=
nCV,m dT T
p dV T V
dG= – SdT + Vdp dGT= Vdp
变量变换法
• 在物理化学中有一类热力学量，如热力学能 （U）、焓（H）、熵（S）、吉布斯自由能 （G）等不能确定其绝对值，也不能用实验直 接测定，而另一类可通过实验直接测量的热力 学量有温度（T）、压力（p）等。
热力学基础总结
热力学问题的中心：热力学基本方程
热力学第一定律与第二定律相结合，得到一个热
力学网络。
dU= Q + W
封闭系统
dU= Q + WV dU=TdS – pdV
W´=0
可逆
dH=TdS + Vdp
dA= – SdT – pdV
dG= – SdT + Vdp
借助于热力学基本方程和Maxwell关系式，可由直
证:
(T1,p1, V1)
p 绝
绝
热 热
可 逆 (T2,
Sr
不
可
Sir
逆
2, V2)
定
Sp
压 过
程
p (T2', 2',V2')
因为，Sr Sir S p 0,而Sir 0
所以：Sp 0,
Sp
2 Qr
1T
2 Qp
1T
2 dH 1T
nC p ,m
ln
T2 T2'
所以
nCp,mln
T2 T2
3
从热力学四个基本过程可导出
U S
V
=（B ）
(A) A V T
(B) H S p
(C) U V S
(D) G T p
4 在 101.325 kPa 和 1℃时, 冰变为水, S(系) _A____, S(环) ___B__, G(系) __B____ .
A. > 0
B. < 0
• 热力学量变换法(变量变换法)就是将不能用实 验直接测量的量转换为用实验量或状态方程表 示的关系的基本方法。
变量变换法
从研究工作需要来看：
变量变换法是在学科发展中形成的科学方法。 通常在研究工作中会提出许多科学命题，为 寻求解决问题的思路或设计实验，总要想法 进行命题的转换，以利用已有信息或通过实 验进行分析，其间变量变换就是一个有效的 方法，今以实例说明。
(CB)
；
(
A nB
)T
,v,nc
(CB)
；
(
G nB
)T
,V
,nc
； (CB)
(
U nB
)
S ,V
,nc
V
(CB)
；
( nB
)T , p,nc
H
(CB)
；
( nB
) S , p,nc
； (CB)
A ( nB )T , p,nc (CB) ；
解： 偏摩尔量：
； ； ； H
( nB )T , p,nc (CB)
解：在水的正常沸点时 1= 2；
在温度为 373.15K 及 202 650 Pa 下
因为 所以
故
(
Gm* p
)T
Vm
＞0
3＞ 1
4＞ 2
4＞ 3＞ 2= 1。
4＞ 3。
计算题
1 一定量纯理想气体由同一始态,分别经绝热可逆 膨胀至(T2,p2, V2)和经绝热不可逆膨胀至(T2',p2',V2')
根据计算结果说明此过程是否可逆？ 用哪一个热力学函数作为判据？ 已知水在100℃、1013 kPa的摩尔气化焓为 4064 kJ·mol1；设蒸气为理想气体。
解： 1 mol液态水(100℃，1013 kPa) 向真空蒸发，转变为
同温同压下的水蒸气(100℃，1013 kPa)。
可设计 定温定压可逆相变化 过程实现。
C. = 0 D. 不定
5 对理想气体, 下列偏微分中 __B___D___小于零.
A. H S p
B. A V T
C.
H p
S
D .
S p
T
=T
= －p
= V = －(V/T)p
压力能减少混乱, 促进文明
2. 下列偏导数中那些是偏摩尔量?那些是化学势?H ( nB Fra bibliotekT , p,nc