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普通物理学教程热学秦允豪第四版第五章
一、主题/概述
本章主要介绍了热学的基本概念和原理,包括热力学第一定律、热力学第二定律、热力学第三定律以及熵的概念。通过对这些基本原理的学习,读者可以深入理解热现象的本质,为后续学习热力学和统计物理学打下坚实的基础。
二、主要内容(分项列出)
1.小
1.热力学第一定律
2.热力学第二定律
3.熵的概念
4.热力学第三定律
5.热力学势
6.热力学循环
2.编号或项目符号
1.热力学第一定律
能量守恒定律
内能和功的关系
热力学第一定律的数学表达式
2.热力学第二定律
热力学第二定律的表述
熵的概念
熵增原理
卡诺定理
3.熵的概念
熵的定义
熵的物理意义
熵的变化
4.热力学第三定律
绝对零度的概念
熵与温度的关系
热力学第三定律的数学表达式
5.热力学势
自由能
吉布斯自由能
焓
6.热力学循环
热力学循环的定义
卡诺循环
热机效率
3.详细解释
1.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系统中的应用。它表明,在一个封闭系统中,能量不能被创造或消灭,只能从一种形式转化为另一种形式。内能和功是系统内能量转化的两种主要形式。热力学第一定律的数学表达式为:ΔU=QW,其中ΔU表示系统内能的变化,Q表示系统吸收的热量,W表示系统对外做的功。
2.热力学第二定律
热力学第二定律表明,在一个封闭系统中,熵总是趋向于增加。熵是系统无序程度的度量。熵增原理指出,在一个孤立系统中,熵的变化总是大于或等于零。卡诺定理指出,在所有可能的循环过程中,卡诺循环的效率是最高的。
3.熵的概念
熵是系统无序程度的度量。熵越大,系统越无序。熵的变化可以通过ΔS=Q/T计算,其中ΔS表示熵的变化,Q表示系统吸收的热量,T表示系统的温度。
4.热力学第三定律
热力学第三定律指出,在绝对零度时,所有纯物质的熵为零。这意味着在绝对零度时,系统达到了最低的无序程度。
5.热力学势
热力学势是描述系统状态的热力学函数。自由能和吉布斯自由能是两种常见的热力学势。自由能是系统在恒温恒压下可以做的最大非体积功,吉布斯自由能是系统在恒温恒压下可以做的最大非体积功。
6.热力学循环
热力学循环是指系统从一个状态出发,经过一系列过程,最终回到初始状态的过程。卡诺循环是一种理想的热力学循环,其效率是最高的。
三、摘要或结论
本章介绍了热学的基本概念和原理,包括热力学第一定律、热力学第二定律、热力学第三定律以及熵的概念。通过对这些基本原理的学习,读者可以深入理解热现象的本质,为后续学习热力学和统计物理学打下坚实的基础。
四、问题与反思
①热力学第一定律和第二定律之间的关系是什么?
②熵增原理在实际应用中有哪些体现?
③如何理解热力学第三定律?
[1]秦允豪.普通物理学教程:热学[M].北京:高等教育出版社,2010.
[2]王竹溪.热力学[M].北京:高等教育出版社,2006.
[3]钱伟长.热力学[M].北京:高等教育出版社,2004.