(完整版)第1章热力学基本概念

If two bodies are in thermal equilibrium with a third body, they are also in thermal equilibrium with each other.
处于同一热平衡状态的各个热力系，必定有某一宏观 特征彼此相同，用于描述此宏观特征的物理量 温度。
么变化呢？
1.7.1过程
热力系从一个平衡态变化到另一个平衡态所经历所有状 态的集合
准静态过程:
如果一个热力过程进行得无限缓慢使得过程进行时 热力系内部随时都无限逼近于平衡态，则此过程为Leabharlann Baidu准静态过程
SI:
摄氏温标（Celesuis scale）
English: 华氏温标（Fahrenheit scale）
named after the German instrument maker G.Fahrenheit (1686-1736)
热力学温标:
SI:
开氏温标（Kelvin scale）
English: 朗肯温标（Rankine scale）
和外界既有能量交换又有物质交换的热力系 (也称为 控制体积control volume )
孤立热力系 : 与外界既无能量交换也无物质交换的热力系
宇宙
1.2 状态与平衡
1.2.1 状态
某一时刻热力系所有宏观特性量的集合叫做状态
1.2.2 状态的分类:
平衡态: 系统中任何一部份的特性完全相同。 系统中任何一部份的特性不随时间变化。
温标间关系:
T (K) T (。C) 273 .15 T (R) T (。F) 459 .67
T (。F) 1.8T (。C) 32
T (R) 1.8T (K)
约定：
今后用摄氏温标表示的温度用字母 t 指代，用开氏温 标表示的温度用 T 指代。
1.4.2.4 常用温度测量仪表
日常：水银温度计，酒精温度计， thermometer
≈1 bar
=14.696 psi
“实际”二字指由公式
1.4.2 表压力和真空度P=F/A计算所得值
绝对压力: 某一给定点的实际压力
压力表
表压力:绝对压力高于大气压（Pb）的部分，以 Pg 表达
Pg P Pb
真空度：绝对压力低于大气压的部分，以 Pv表示
Pv Pb P
pg
p
pv
pb p
绝对压力？表压力？ 真空度？ woooooooo!
哪一个是状态参数?
1.4.2 温度（Temperature）
什么是温 度?
我认为应该是 指物体冷热的 程度。
对么？
首先由 R. H. Fowler 于1931年提出
1.4.2.1 热力学第零定律
如果两个热力系分别与第三个热力系处于热平衡， 那么这两个热力系之间必然互相处于热平衡。
质 状态公理
对于可压缩纯物质体系，只要“两个” 独立的强度 参数就可以确定其状态
1 . 6 热力学状态参数图
由于两个独立状态参数决定一个状态，那么用二维的坐 标图显示状态就顺理成章
p
平衡态 非平衡态
v
常用的状态参数坐标图有: p-v 图， T-s 图， h-s 图
古典热力学只 研究平衡态，
既然平衡还怎 1 . 7 过程与循环
工业：热电偶 Thermocouple 热电阻 Resistance temperature detector 辐射温度计Radiation thermometer
计量：铂电阻温度计 Platinum
1.4.3 比容（ specific volume ）
vV m
m3/kg
1.5 状态公理
热力系的状态是由状态参数描述的。 但是需要已知多少这个里状的态“参纯数”就，可主以要确定一个 状态呢？需要穷举指法相么态？纯，并非指单
强度参数： 与热力系的质量或尺度无关且不可相加的参数，如：
温度(T)、压力（强）(P)等
广延参数： 与热力系的质量或尺度相关且可以相加的参数，如：
质量(m)、体积(V)、焓(H)、熵(S)等
比参数： 单位化（质量或摩尔）的广延参数，如： 比容(v=V/m)、比焓(h=H/m)、比熵(s=S/m)等
1.4.2.2 温度的热力学定义
温度是确定一个系统是否与其它系统处于热平衡的物理量
1.4.2.3 温标 温标——温度的标度 温标的三要素 ： • 0点 • 两个基准点 ( 易于重现 ) • 标度
历史上的温标
Formerly called the centigrade scale, in 1948 it was renamed after the Swedish astronomer A.Celsuis (1701-1744)
比参数具有强度参数的性质
1.4 基本状态参数
压力、温度、比容——易于测量
1.4.1 压力（Pressure）
1.4.1.1 压力的定义
物理中压强
单位:
P F A
SI:
Pa--------N/m2
English: psi------bf/in2
常用压力单位有：MPa，bar，kgf/cm2 1bar=105 Pa = 0.1 MPa ≈1 kgf/cm2 1atm=101,325 Pa
非平衡态:
1.2.3 平衡的条件
•热平衡 •力平衡 •化学平衡 •相平衡
1.3 系统的状态参数
1.3.1 定义
从某一角度描述系统热力学状态的宏观特性量称为 状态参数
1.3.2 状态参数的特征
只与状态一一对应，而与状态变化时所经历的中间 过程无关
用数学描述，即为：
∮dx = 0
1.3.3 状态参数的分类
热力系的边界可以是真实的也可以是假想的；可以是固定的也 可以是可变的
1.1.2 热力系的分类
封闭热力系 (Closed system ) :
与外界仅有能量交换而无物质交换的热力系，也称 为闭口系。 ( 因热力系内部质量不变又被称为控制 质量 Control Mass )
开口热力系（Opened system ）:
1.1 热力学系统
1.1.1 热力学系统的定义
系 统 (System)： 作为热力学研究对象的物质或空 间被称为热力学系统，简称热力系。
边 界 (Boundary)：将系统从其周围环境中分离出来 的，真实的或是假想的表面称为边界。
环境 (Surrounding)：又称为外界，热力系边界以外 的任何物质与空间均称为环境。