热力学基础

这是一篇关于热力学基础的思维导图，主要内容包括：热力学第二定律，循环过程 卡诺循环 卡诺定理，理想气体的绝热过程，热力学第一定律及其应用，热力学过程、功、热量、内能。

热力学基础

• 热力学过程 功 热量 内能
  • 热力学基础：当平衡态被破坏时，热力学系统状态随时间变化而变化的过程
    • 非静态过程
    • 准静态过程：系统热力学过程的每一个瞬间状态都是平衡态。(理想化过程)(无限缓慢)可以在p-v图上表示。
  • 功：dW=pdv(p-v图曲线下的面积大小)
  • 热量和摩尔热容
    • 热量：系统与外界由于存在温差而传递的能量
    • 摩尔热容：1mol物质温度升高或降低，dT是所吸收或放出的2热量。Cm=dQ/dT
      • 定容摩尔热容
      • 定压摩尔热容
  • 内能
• 热力学第一定律及其应用
  • Q=∆E+W
    • Q>0系统从外界吸收能量，W>0系统对外做功
  • 应用
    • 等体过程
      • 系统对外不做功。Q=∆E=mCv∆T，Cv=i/2*R
    • 等压过程
      • p是恒量，T/V是恒量
      • ∆E=i/2m∆T
      • Cp=i/2R+R
      • Q=∆E+W=3i/2mR∆T
    • 等温过程
      • T是恒量，pV是恒量，内能不变
      • Q=W=mRTln(V₂/V₁)=mRTln(p₁/p₂)
• 理想气体的绝热过程
  • 绝热过程
    • Q=0.准静态过程
    • W=-∆E=-i/2mR∆T=-mCv∆T=(p₁v₁=p₂v₂)/(g-1)
    • 绝热方程：pv^g=常量v^g-1T=常量p^g-1T^-g=常量
    • 绝热线斜率的绝对值大于等温线的斜率绝对值
• 循环过程 卡诺循环 卡诺定理
  • 循环过程
    • 正循环：系统对外界做正功。∆E不变
  • 热机和制冷机
    • 热机效率
      • h=1-Q₂/Q₁。Q₂是系统从低温热源吸收的热量，Q₁是系统向外界低温热源放出的热量
    • 制冷机的制冷系数
      • e=Q₂/(Q₁-Q₂),Q₂是系统从低温热源吸收的热量，Q₁是想高温热源放出的热量。
  • 卡诺循环
    • 两个等温过程和两个绝热过程
    • h=1-T₂/T₁(T₁：高温热源，T₂：低温热源)
    • e=T₂/(T₁-T₂)=Q/W>1
  • 卡诺定理
    • 在相同高温热源和低温热源之间工作的任意工作物质的可逆热机，效率都相等
    • 在相同二高温热源和低温热源之间工作的一切不可逆热机，其效率都不可能大于可逆热机的效率
• 热力学第二定律
  • 内容
    • 自然现象的不可逆性
      • 功热转换的不可逆性：功转换成热是自发的，但是热全部转换成功而不产生其他影响的过程不可能自发实现
      • 热传导的不可逆性：热传导具有方向性，从低温物体向高温物体的热量不可能自发实现
  • 熵增加原理
    • 玻尔兹曼熵公式及熵增加原理
      • S=klnW
      • 在孤立系统中所进行的自然过程总是沿着熵增大的方向进行，平衡态相应于熵最大大的状态
    • 克劳修斯熵公式
      • ds=dQ/T