热学复习课ppt课件

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1、微观状态等几率分布微观状态等几率分布量子假设量子假设费米分布费米分布玻色分布玻色分布热力学第二、三定律热力学第二、三定律守恒律守恒律，最大概然分布最大概然分布状态方程状态方程牛顿定律牛顿定律热力学第热力学第0定律定律碰撞图像碰撞图像热力学第一定律热力学第一定律能量守恒能量守恒-B分布分布M速度分布速度分布M速率分布速率分布B分布分布牛顿定律牛顿定律多自由度多自由度MB分布分布能量按自由度均分定理能量按自由度均分定理范氏方程范氏方程.近独立子系统近独立子系统最大概然分布最大概然分布s:半整数半整数s:整数整数微观状态等几率分布量子假设费米分布玻色分布热力学第二、三定律能量守恒能量守恒微观状态等几

2、率分布微观状态等几率分布第一定律第一定律准静态过程准静态过程能量转移问题能量转移问题CV,Cp,Cm热能转移热能转移（无序）（无序）YdX(-pdV)典型热学过程典型热学过程系统做功系统做功（有序）（有序）等压过程（焓）等压过程（焓）等体过程等体过程等温过程等温过程绝热过程绝热过程多方过程多方过程卡诺热机卡诺热机循环过程循环过程第二定律第二定律克劳修斯克劳修斯开尔文开尔文最大概然最大概然卡诺定理卡诺定理克劳修斯克劳修斯不等式不等式可逆可逆不可逆不可逆熵定义熵定义相界面问题相界面问题稳定性问题稳定性问题相变问题相变问题能量守恒微观状态等几率分布第一定律准静态过程能量转移问题CV能量转移问题能量转

3、移问题能量转移是过程能量转移是过程传热传热做功做功参考过程：参考过程：准静态过程准静态过程如果驰豫时间远小于能量转移过程就可以近似为准静态过程热力学第一定律：热力学第一定律：等体过程等体过程等压过程等压过程等温过程等温过程绝热过程绝热过程能量转移问题能量转移是过程传热参考过程：准静态过程如果驰豫时多方过程多方过程循环过程循环过程性质：状态函数为零性质：状态函数为零 卡诺循环卡诺循环 两个等温过程和两个绝热过程组成的循环。两个等温过程和两个绝热过程组成的循环。卡诺循环效率卡诺循环效率内能方程内能方程焓方程焓方程多方过程循环过程性质：状态函数为零 热力学第一定律的微观图像热力学第一定律的微观图像做

4、功做功传热传热不可逆过程不可逆过程（克劳修斯，开尔文）克劳修斯，开尔文）卡诺定理卡诺定理两热源间的热机克劳修斯不等式克劳修斯不等式科拉泊龙方程科拉泊龙方程热力学第一定律的微观图像做功传热不可逆过程（克劳修斯，开尔文熵的定义熵的定义宏观宏观微观微观熵的计算熵的计算可逆等温过程：可逆等温过程：可逆等压过程：可逆等压过程：可逆等体过程：可逆等体过程：可逆绝热过程：可逆绝热过程：可逆多方过程：可逆多方过程：理想气体理想气体熵的定义宏观微观熵的计算可逆等温过程：可逆等压过程：可逆等体熵定理熵定理孤立系统孤立系统等温等体条件等温等体条件 最大功原理最大功原理等温等压条件等温等压条件最大非体积功原理最大非体

5、积功原理热力学基本方程热力学基本方程熵定理孤立系统等温等体条件 最大功原理等温等压条件最大非体积比较得比较得比较得比较得比较得比较得比较得比较得表面张力与表面能表面张力与表面能拉普拉斯公式拉普拉斯公式润湿现象润湿现象杨氏接触角杨氏接触角复杂表面：复杂表面：毛细现象毛细现象毛细管毛细管平行板平行板表面张力与表面能拉普拉斯公式润湿现象杨氏接触角复杂表面：毛细稳定性稳定性推论推论相变相变热学平衡条件热学平衡条件力学平衡条件力学平衡条件化学平衡条件化学平衡条件液气相变的方式液气相变的方式失稳分解失稳分解成核长大成核长大沸腾与凝结沸腾与凝结热学平衡热学平衡讨论相变方向郎道相变理论郎道相变理论只适用于连续

6、相变。原因：对称性破缺只适用于连续相变。原因：对称性破缺稳定性推论相变热学平衡条件力学平衡条件化学平衡条件液气相变的推断下列过程中DU,DH,DStotal 的正负或零值。(a)理想气体准静态绝热膨胀；(b)理想气体绝热节流；(c)水蒸气在1 atm,25oC 下凝结；(d)冰在 1atm,0oC 下融化。下列过程是否可逆，为什么？(a)在一绝热容器中不同温度的两种液体混合；(b)在一个等温过程中，系统对外做功等于其本身自由能的减少量；(c)室内一盆水在恒定的常温下蒸发；(d)氦气在相变温度下凝结为液氦。例题一（选择题）例题一（选择题）推断下列过程中DU,DH,DStotal 的正负或零值。相

7、同质量，但温度不同的两部分液体，与压强恒定条件下在一绝热容器中搅拌混合。已知两部分液体的温度分别为 40oC 与 80oC，摩尔定压热容为12.0 J/K。（1）如果两部分物质为相同种类，计算该过程的摩尔熵变。（2）如果两部分物质为不同种类，但相互没有化学反应，摩尔定压热容相等，计算该过程的摩尔熵变。例题二（计算题）例题二（计算题）解(1)等压过程:相同质量，但温度不同的两部分液体，与压强恒定条件下在一绝热容相同物质,相同质量,相同热容,相同摩尔数:(2)由于没有化学反应,混合部分可以把物质看成是稠密的理想气体,混合部分的熵为:等压过程混合计算过程相同物质,相同质量,相同热容,相同摩尔数:(2

8、)由于没有化摩尔数为 n，等体摩尔热容为 Cv（Cv 为常量）的理想气体所经历的过程如图所示。若在此p-V坐标面上，把上述 x 过程向下平移 p0(p00)，则所得之曲线刚好是该理想气体温度为 T0的等温过程。，（1）推导 x 过程中体积与温度的关系；（2）推导 x 过程中摩尔热容与压力的关系；（3）如果 x 过程中系统体积从 V1 变化到 V2(V2V1)，求此过程的熵变。例题三（推导题）例题三（推导题）摩尔数为 n，等体摩尔热容为 Cv（Cv 为常量）的理想气解:理想气体:X过程:将第一问的结果求导数,带入:将第一问的结果代入过程方程,去掉V:解:理想气体:X过程:将第一问的结果求导数,带

9、入:将第一问的根据结论(1)根据结论(1)Historical perspective19th-century:industrial revolution -ships,railways,printing press,assembly line -chemical,electrical,petroleum,steel industries -automobiles,tanks,airplanes,key technology:steam engine&steel scientific foundation:thermodynamics,chemistryexploit and direct c

10、hemical energy to mechanical work满清腐败，没赶上Historical perspective19th-cen20th-century:information revolution -transistors,integrated circuits,microprocessors -calculators,personal computers,internet -wireless,nano,smart materials,key technology:integrated circuits&material processing scientific founda

11、tion:quantum mechanics,information theorymanipulate electronic flow and properties for information processing文化大革命，没赶上20th-century:information revo21st-century:biological revolution -bio-material,bio-fuel -clean environment -biomedicine -biological warfareexploit and direct biological organisms for useful purposes synthetic biology key technology:DNA synthesis+?scientific foundation:quantitative biology+?We lack“thermodynamics”for biological system.21st-century:biological revol