在热学中,我们把要研究的宏观物体称为热力学系统,简称系统。
热力学系统是由大量微观粒子组成的,可以是固体、液体和气体等。
系统与外界完全没有物质和能量的交换
系统与外界没有物质交换但存在能量交换
系统与外界存在物质和能量交换
如果在不受外界影响的情况下,经过足够长的时间,系统必将达到一个宏观上看来不随时间变化的状态,这种状态称为平衡态。反之,如果系统的宏观状态随时间不断发生变化,则该系统处于非平衡态。
系统内部的温度处处相等
系统内部各部分之间、系统与外界之间应达到力学平衡
在无外场的情况下系统各部分的化学组成也是相同的
描述平衡态系统各状态参量之间函数关系的方程均称为状态方程,状态方程中都必须含有温度T
气体的物质的量
气体总质量为
气体的摩尔质量
两个物体经过导热壁相互接触
发生热接触的两个物体,若将它们孤立起来,经过足够长的时间后,它们的宏观性质不随时间变化,达到相同的冷热程度,称这两个物体达到热平衡
在不受外界影响的情况下,若A和B同时与C达到热平衡,即使A和B没有热接触,它们也处于热平衡状态,这种规律被称为热力学第零定律,也称为热平衡定律。
定量的表示物体温度的高低,还必须给出温度的数值表示——温标。
以气体为测温物质,利用理想气体状态方程中体积(或压强)不变时压强(或体积)与温度成正比关系所确定的温标称为理想气体温标,用符号T表示
子主题2
描述一个物体的空间位置所需的独立坐标称为该物体的自由度。而决定一个物体在空间位置所需的独立坐标的个数称为自由度数
自由度数为3
自由刚体共有六个自由度
共有六个自由度
由N个原子组成的多原子分子的自由度数最多为3N个。在这3N个自由度中,有三个平动自由度、三个转动自由度及3N-6个振动自由度
理想气体处于温度为T的平衡态时,分子热运动动能平均分配到每一个分子的每一个自由度上,每一个自由度的平均动能都是
如果一个过程进行的无限缓慢,以至于系统连续不断的经历着一系列平衡态,我们认为该过程就是准静态过程
做功与过程有关,是过程量
热力学系统在无热量交换的绝热过程中,外界对系统所做的功与过程无关,仅取决于系统的初态和末态,此为热力学系统的内能定理
做功和热传递是改变系统内能的两种方式,在热力学过程中,反映一个系统做功、热量传递和内能三者之间转换和守恒关系的就是热力学第一定律