热力学基础

这是一篇关于大物热力学基础部分的思维导图，主要内容有热力学第—定律、热力学第一定律的应用、热力学第二定律、嫡增加原理、循环过程。

热力学基础

• 热力学第一定律
  • 内能：E
    • 系统中所有分子的热运动能量和分子间相互作用势能的总和
    • 状态变化：
    • 理想气体：（平动Ek+转动Ek）
    • 改变方式：做功和热传递
  • 体积功：A
    • 伴随体积变化系统对外界所做的功
    • A=PV
    • 有限准静态：P-V图过程曲线下面积
    • 过程量
      • 膨胀：系统对外界做正功
      • 收缩：外界对系统做负功
  • 热量：Q
    • 吸收热量：Q>0
    • 放出热量：Q<0
  • 内容：
    • Q=▲E+A
    • 准静态过程：
• 热力学第一定律的应用
  • 等体过程
    • 特点：V=C、dV=0、P/T=C，dA=0
    • 方程：Qv=i/2(P2-P1)V
  • 等压过程
    • 特点：P=C、V/T=C
    • 方程：Qp=▲E+A=(i+2)/2p(V2-V1)
  • 理想气体
    • 等体摩尔热容
      • 热容：1mol物质温度升高/1K所吸收/的热量
      • C=dQ/dT
      • 等体摩尔热容：
      • Qv=▲Ev=nCv▲T（适用一切过程)
    • 等压摩尔热容
      • Cp，m=(i+2)/2R
      • 热容比
  • 等温过程
    • 特点：PV=C、▲E=0
    • 方程：P1V1=P2V2
  • 绝热过程
    • 特点：Q=0
    • 方程：泊松方程
    • 其他形式：即运用pV=nPT
    • 功的表示：(A)Q=
    • 绝热线与等温线：
      • 绝热线更陡
      • 压强减少p=2/3nw：绝热过程减小的多
• 热力学第二定律
  • 自发过程的方向性：
    • 孤立系统进行的方向总是从非平衡态到平衡态
    • 可逆过程：只有无摩擦的准静态过程才可逆
    • 不可逆：一切与热现象有关的宏观过程
  • 热二内容：
    • 开尔文表述
    • 克劳修斯表述
• 熵增加原理
  • 热力学概率Ω：宏观态-微观态个数
  • 气体系统：N个分子——各微观态出现概率相等（气体自由膨胀不可逆）
  • 统计解释
    • 平衡态：均匀分布的宏观态——Ω取最大
    • 不可逆过程：有序→无序
  • 数学表示（熵增原理）▲S>=0
    • 玻尔兹曼熵公式：表示系统无序性大小
    • 状态变化时：
    • 可逆过程：▲S=0
• 循环过程
  • 特点：▲E=0、Q=A=Q吸-Q放
  • 类型：
    • 正循环：（热机）
      • 特点：顺时针、吸热、对外做功——A>0
      • 利用高温热源吸收热量对外做功：A=Q吸-Q放
      • 热机/循环效率：
    • 逆循环：（制冷）
      • 特征：逆时针、放热、对内做功——A<0
      • A=Q放-Q吸
      • 制冷系数：
  • 卡诺循环：
    • 过程：
      • 两准静态——绝热+等温
      • 两等温过程
        • A-B——等温膨胀，从T1吸热：
        • C-D——等温压缩，向T2放热：
    • 卡诺热机效率：
    • 卡诺制冷系数：