热力学统计总结.ppt

1 、自由能作为特性函数 第四章?近独立粒子的最概然分布 粒子微观状态的描述 系统微观状态的描述 等几率原理 1．玻色系统： * 物态方程 膨胀系数 压力系数 压力保持不变时，温度升高1K所引起的物体体积变化的百分比。 温度保持不变的时,增加单位压力所引起的物体体积变化的百分比. 压缩系数 体积保持不变时，温度升高1K所引起的压力变化的百分比。 第一章 热力学的基本规律 对于给定质量的气体在温度不变时，其压力p和体积V乘积是一个常数PV=C 为玻意耳定律。称完全遵守玻意耳定律的气体为理想气体。下面根据玻意耳定律和理想气体温标，导出理想气体的物态方程。 范德瓦耳斯(Van der waals)方程( 范氏方程)。对1 mol 的气体，范氏方程为 广延量 强度量 如果一个热力学量对一部分的数值与对整个系统的数值相等，这个量叫做强度量。压力P,温度T、磁场强度 . 如果一个热力学量对一部分的数值等于对整个系统的数值的一部分叫做广延量。质量M,摩尔数n、体积V、总磁矩M . 广延量与系统的物质或摩尔数成正比，强度量与质量或摩尔数无关。 广延量除以质量、摩尔数或体积便成为强度量 摩尔体积 ，密度 ,磁化强度 等是强度量 。 热力学定律 等压过程：外界的压力始终维持不变，当系统在恒定的外界压力下体积由 变到 时，外界所作的功是 绝热过程中，外界在过程中对系统所作的功转化为系统的内能 。 系统在终态B和初态A的内能之差等于在过程中外界对系统所作的功与系统从外界吸收的热量之和。 热容量与焓 热量是在过程中传递的一种能量，是与过程有关的。 热容量:一个物体在某一过程中温度升高1K所吸收的热量。以 Q表示物体在某一过程中温度升高 时所吸收的热量，则物体在该过程中的热容量C为 H=U+pV 理想气体在准静态绝热过程中所经历的各个状态，其压力与体积 次方的乘积是不变的。 在等温过程中体积由 变到 时,外界所作的功是 准静态绝热过程中理想气体 理想气体的卡诺循环。 考虑1mol理想气体,进行下列四个准静态过程： 气体与温度为 的高温热源保持热接触，状态I( )等温膨胀到II( )。 在这过程中气体吸收的热量为 (二)绝热膨胀过程 II( 绝热膨胀而达状态III( )。 在这过程中气体吸收的热量为零。 （三）等温压缩过程 气体与温度 为的低温热源保持热接触，由状态III( ) 等温压缩而达状态IV( )。在这过程中气体放出的热量为 (四)绝热压缩过程 气体由状态IV( )绝热压缩而达状态I( ). 在这过程中气体吸收的热量为零。 (一)等温膨胀过程 热力学第二定律表述 熵 熵增加原理:系统经绝热过程由初态变到终态,它的熵永不减少,熵在可逆绝热过程中不变,在不可逆绝热过程后增加。 熵增加原理是热力学第二定律的数学表述。 如果系统原来经历的过程是绝热的， 经绝热过程后系统的熵永不减少。等号适用于可逆过程，不等号适用于不可逆过程。因此经可逆绝热过程后熵不变,经不可逆绝热过程后熵增加。而且如果系统经绝热过程后熵不变，这个绝热过程是可逆的,如果经绝热过程后熵增加，这个绝热过程是不可逆的。 熵的计算 基本的热力学函数 内能U、自由能F、焓H、吉布斯(Gibbs)函数 G H=U+PV, F=U-TS, G=H-TS 物态方程、内能和熵 第二章 热力学函数及其应用 麦氏关系 T,V为独立变量 T,P为独立变数 物态方程 吉布斯－亥姆霍兹方程 V(T,P)物态方程 2 、吉布斯函数作为特性函数 G=H-TS H=U+PV H=U+pV 为吉态斯—亥姆霍兹方程。 在可逆绝热过程中辐射场的熵不变 。 第三章 相平衡 孤立系统处于稳定平衡状态 一个系统在体积和内能不变的情形下，对于各种可能的虚变动， 平衡态的熵最大。 自由能判据：一系统在温度和体积不变的情形下，对于各种可能的变动，平衡态的自由能最小。 等温等容系统处在稳定平衡状态 吉布斯函数判据：系统在温度和压力不变的情形下，对于各种可能的变动，平衡态的吉布斯函数最小。 等温等压系统处在稳定平衡状态 平衡稳定条件 名为化学势，它等于在温度和压力不变的条件下，增加1摩尔物质时吉布斯函数的改变。 开系的热力学方程 吉布斯函数是广延量，系统的吉布斯函数等于摩尔数n乘摩尔吉布斯函数g(