热力学统计物理知识点.docx

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1、精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -名师整理精华学问点热力学讲稿导言1、 热运动：人们把组成宏观物质的大量微观粒子的无规章运动称为热运动。热力学和统计物理的任务：争论热运动的规律、与热运动有关的物性及宏观物质系统的演化。热力学方法的特点：热力学是热运动的宏观理论。通过对热现象的观测、试验和分析，总结出热现象的基本规律。 这些试验规律是很多体会的总结，适用于一切宏观系统。热力学的结论和所依据的定律一样，具有普遍性和牢靠性。然而热力学也有明确的局限性，主要表现在，它不能揭示热 力学基本规律及其结论的微观本质和不能说明涨落现象。统计物理方法的特点

2、：统计物理学是热运动的微观理论。统计物理从物质的微观结构和粒子所遵从的力学规律动身， 运用概率统计的方法来争论宏观系统的性质和规律，包括涨落现象。 统计物理的优点是它可以深化问题的本质，使我们对于热力学定律及其结论获得更深刻的熟识。但统计物理中对物质微观结构所提出的模型只是实际情形的近似，因而理论预言和试验观测不行能完全 一样，必需不断修正。热力学统计物理的应用温度在宇宙演化中的作用：简介大爆炸宇宙模型。3 k 宇宙微波背景辐射。温度在生物演化中的作用：恐龙灭亡新说2、参考书（1）汪志诚，热力学 统计物理（第三版），高等训练出版社，2003（2）龚昌德，热力学与统计物理学，高等训练出版社，19

3、82（3）朗道，栗弗席兹， 统计物理学 ，人民训练出版社1979（4）王竹溪，热力学教程 ，统计物理学 导论，人民训练出版社，1979（5）熊吟涛，热力学，统计物理学 ，人民训练出版社，1979（6）马本昆，热力学与统计物理学，高等训练出版社，1995（7）自编讲义作者介绍： 汪志诚、钱伯初、郭敦仁为王竹溪的争论生（1956）。 西南联大才子：杨振宁、李政道、邓稼先、黄昆、朱光亚。中国近代物理奠基人：饶毓泰、叶企孙、周培源、王竹溪、吴大猷：中国物理学会五项物理奖：胡刚复、饶毓泰、叶企孙、吴有训、王淦昌。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - -

4、- - - -第 1 页，共 38 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -名师整理精华学问点第一章热力学的基本规律1.1 热力学系统的平稳状态及其描述热力学系统、外界、孤立系统、封闭系统和开放系统。热力学平稳态及其四个特点，状态函数和状态参量，四类状态参量。简洁系统，匀称系、相、单相系和复相系。系统的非平稳状态描述。热力学量的单位。1.2 热平稳固律和温度绝热壁和透热壁、热接触、热平稳、热平稳固律（热力学第零定律）。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结p1

5、V1p2 V2p1 V1p2 V2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结aCb C可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结ABAB(a) b处于热平稳的两个热力学系统分别存在一个状态函数，而且这两个状态函数的数值相等，这个态函数就是温度。考虑三个简洁系统A,B,C可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结当 A 和 C 处于热平稳时，有f AC p A ,V A ;pC ,VC 0pCF AC p A ,V A ;VC 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结当 B

6、和 C 处于热平稳时，有f BC p B ,VB ;p C ,VC 0pCFBC pB ,VB ;VC 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结由于 p CpC ，即FAC p A ,V A ;VC F BC p B ,V B ; VC （ 1.1）可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结又由热平稳固律有，f AB p A ,VA ;pB , VB 0（1.2）可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结1.1 与（ 1.2）为同一

7、结果，说明（1.1）中两边的VC 可以消去，即可以简化为可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结g A pA ,VA gB p B ,VB （ 1.3）可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 2 页，共 38 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -名师整理精华学问点可编辑资料 - - - 欢迎下载精

8、品名师归纳总结（1.3）说明互为热平稳的两个热力学系统A 和 B 分别存在一个状态函数g A 和gB ，而且这可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结两个状态函数的数值相等，这个态函数就是温度g p,V 。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结温度计、温标体会温标：定容气体温度计（温标）p273.16TVpt可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结抱负气体温度计（温标）T273.16Klimp 。pt0 pt可编辑资料 - -

9、 - 欢迎下载精品名师归纳总结摄氏温度热力学温标可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结摄氏温度与热力学温度之间的关系：1.3 物态方程tT273.15 。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结温度和状态参量之间的函数关系方程f p,V ,T 0 称为物态方程。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结体胀系数1 V VTp 、压强系数1pVpT和等温压缩系数T1VTVp及其关可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结系T

10、p ，其中利用了V Tpp T 1。 TV可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结Vp气体物态方程在热力学中由试验得到的波意耳定律、阿伏伽德罗定律和抱负气体温标定义，可以推出抱负气体状态方程。推导过程如下：pA p ,V ,T 11 1B p 2 ,V1, T2 B p2 ,V2 ,T2 V挑选具有固定质量的抱负气体经过一个等容过程和一个等温过程，由A 变到 B ，其中可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结A p1 ,V1, T1 B p2 ,V1,T2 B p2 ,V2 , T2 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总

11、结等容过程， A p ,V ,T B p ,V ,T ，由抱负气体温标有，p 2T2pp1T可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结11121222p1T1T1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结等温过程，B p2 ,V1,T2 B p2 ,V2 , T2 由波意耳定律有，p2V1p 2V2p2p2V2V1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 3 页，共 38 页 - - - - - - - - - -可编辑

12、资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -名师整理精华学问点可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结综合以上两步，有p1V1 T1p 2V2T2pV常数T可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结由阿伏伽德罗定律有，pVTp0V0 T0npnV0 mT0nR ，即抱负气体状态方程pVnRT可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结53p V1.101022.410可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结其中 Rn0 mT0273.15.8.314

13、5Jmol 1K1 为普适气体常数。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结热力学把严格遵守波意耳定律、阿伏伽德罗定律和焦耳定律的气体称为抱负气体。an2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结实际气体的范德瓦耳斯方程： p2VVnbnRT可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结昂尼斯方程：p nRT 1 Vn BT V n 2 C T V可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结简洁固体和液体：V T , pV0 T0 ,01TT0 T p 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结顺磁固体的物态方程：MC H ，其中 C 为常数， mTMV 为总磁矩可编

14、辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结广延量和强度量：与系统的物质或物质的量成正比，称为广延量， 如质量 m ，物质的量 n ，体积 V 和总磁矩 m 。与质量或物质的量无关，称为强度量，如压强p ，温度 T 和磁场强度H 。热力学极限：系统所含粒子数N，体积 V，粒子数密度N V 有限。1.4 功热力学过程。作功是系统和外界交换能量的一种方式。准静态过程及其特点。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结体积功：活塞向右移动，dWFdxpAdxpdV可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结活塞向左移动，dWFdxpAdxpdV 。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归

15、纳总结有限过程， WVBpdVVA可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结外界在准静态过程中对系统所作的功就等于pV 曲线 ppV 下方面积的值。作功可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结与过程有关。p1ppA可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2B可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结dx图1 .4V图1.5可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结面积功：边框向右移动，dWFdx2ldxdA可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结边框向左移动

16、，dWFdx2ldxdA可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 4 页，共 38 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -名师整理精华学问点ll可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结dx图1 .6v图1.7可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结极化功：当将电容器的电荷量增加dq 时外界所作的功为可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结dWvdqEld AElAdEVdD， d

17、qAd， vEl 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结EVd 0 EP EV0 dEEVdP， D ，D0 EP 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结E2Vd 0 2EVdP可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结外界所作的功可以分成两部分，第一部分是激发电场作的功，其次部分是使介质极化所作的功。当热力学系统不包括电场时，只须考虑使介质极化作的功。磁化功：外界电源为克服反向电动势，在dt 时间内外界作的功为可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结dWVIdtN

18、AdB l dtNH dtA l H d BV H d B， VN d ABdt， HlNI 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结VH0d HM VH0 dHVH0 dM， B0 HM 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结H 2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结Vd 0 20VHdM可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结外界所作的功可以分成两部分，第一部分是激发磁场作的功，其次部分是使介质磁化所作的功。当热力学系统不包括磁场时，只须考虑使介质磁化作的功。图1. 8可编辑资料 - - - 欢迎下载精品

19、名师归纳总结广义功： dWYi dyii，其中yi 称为外参量，Yi 是与yi 相应的广义力。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结几种常用的广义功和与之对应的广义力、外参量广义功dW 广义力（ Yi）外参量（yi ）体积功面积功dWdWpdVdApVA可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结极化功dWV E d PVEP可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结磁化功dW0V H d M0VHM可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - -

20、- - - - - - -第 5 页，共 38 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -名师整理精华学问点1.5 热力学第肯定律作功与传热是系统与外界发生能量相互作用的两种不同方式。绝热过程。焦耳发觉，用各种不同的绝热过程使物体上升肯定的温度，所需的各种功在试验误差范畴内是相等的。这就是说，系统经绝热过程从初态变到终态，在过程中外界对系统所作的功仅取决于系统的初态和终态而与过程无关。由此可引入态函数内能U 。内能： U BU AWS可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师

21、归纳总结热量：系统经受非绝热过程，QU BU AW可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结热力学第肯定律：（ a）积分表达式：UQW（ b）微分表达式：dUdQdW可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结在准静态过程中，dUdQY i dy ii可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结热力学第肯定律的另一种表述：“第一类永动机是永不行能造成的”。内能的微观说明：内能是系统中分子无规运动的能量总和的统计平均值。内能是态函数，功和热量都不是态函数，而是过程函数。可编辑资料 - -

22、 - 欢迎下载精品名师归纳总结绝热系统是与外界无热交换的系统：dQ0 。孤立系统与外界既无热交换，也无能量可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结传递： dQ0 ， dW0 。热量的本质：当系统与外界无作功的相互作用时，热量是系统内能变化的量度。1.6 热容量和焓可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结热容量 ClimQ 。VT0T可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结定容热容量CVlim Q VT0Tlim UVT0TU T。 CVCV T ,V 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结定压热容量Clim Q lim UpV U p V C pC p T ,

23、 p可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结引入态函数焓pT0HUpTT0pV ，pppTTT可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结焓的特点：在等压过程中系统从外界吸取的热量等于焓的增加值可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结定压热容量C pHUpplim QT0TVlim UT0pVpTH T可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结p热容量 C 、比热 c 和摩尔C m 之间的关系：Cmc ， CnCm可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结1.7 抱负

24、气体的内能焦耳试验：对抱负气体，绝热自由膨胀，UW0 时，试验发觉Q0 。由热力学第一可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结定律，UQW0 。就焦耳系数T 0 。 V可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 6 页，共 38 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -名师整理精华学问点选 T 、 V 为

25、状态参量，内能函数为UU T ,V ，有可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结U T VVTU V TUU1T VUTV U0TV可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结焦耳定律：抱负气体的内能只是温度的函数，与体积无关。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结对抱负气体CVU TdU ， U dTCV dTU ， UCV TU可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结VHdHC p p， HTdTC p dTH ， HC p TH可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结几个常用关系：C PC VnR ，C

26、P1， C VCVnR， CnR 11可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结P1.8 抱负气体的绝热过程可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结由 dUdQdW ， 当 dQ0 时， dUdW ，即CV dTpdV0可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结由抱负气体方程，有pdVVdpnRdT，两式消去dT ，可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结有VdppdV0dpdV0pVpV常数，或TV1常数，可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结p1 T常数证明抱负气体绝热线比等温线陡：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结等温过程pVC1ln

27、pln Vln C1dpdV0dpppVdVV可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结绝热过程pVC 2ln pln Vdpln C2pdV0dppVdVV可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结所以在绝热线和等温线相交点处（具有相同的p,V），有p Vp，绝热线的斜率大V可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结于温线，故绝热线比等温线陡。绝热线P等温线V通过测量气体的声速确定气体的：可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结由牛顿公式adpa 2ddp dv dv dv 2 dpdvv2 p vp ，v可编辑资料

28、- - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 7 页，共 38 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -名师整理精华学问点可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结其中m V11， dv1v2Vmvd2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2所以aa 2 mpvpVa 2 mRT可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结1.9 抱负气体的卡诺循环热机、

29、循环过程、卡诺循环。等温过程中外界对抱负气体所作的功和抱负气体从外界吸取的热量及其关系由于U0 ，由热力学第肯定律知，QW ，可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结VBWpdVRTVB dVRT ln V B可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结V AV A VV A绝热过程中外界对抱负气体所作的功和抱负气体内能的变化及其关系可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结由于Q0 ，由热力学第肯定律知，UW ，可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结VBWpdVCVB dVC111 pBVBpAVA 可编辑资料 -

30、- - 欢迎下载精品名师归纳总结V AV A V1 VBA1 VBA可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结1 p BVB1p AV A RTBT A 11V1CV TB1V1TA 可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结卡诺循环的效率pT1T2可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结1、 等温膨胀，吸热Q1RT1Vln V 2V1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结2、 绝热膨胀，吸热为零可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结3、 等温压缩，吸热Q2V4RT2 lnV3，放热 Q2V3RT2 lnV

31、4可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结4、 绝热压缩，放热为零可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结循环终了时，U0 ，吸热净热量，QQ1Q2 ，系统对外界所作的功可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结WQQ1Q2RT1ln V 2V1RT2ln V3V4RT1T ln V 22V1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结学习资料 名师精选 - - - - - - - - - -第 8 页，共 38 页 - - - - - - - - - -可编辑资料 - -

32、 - 欢迎下载精品名师归纳总结资料word 精心总结归纳 - - - - - - - - - - - -名师整理精华学问点T V1T V1VV由于122323可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结T V1T V1V1V4可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结1 1效率WQ1241T2 T1可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结1 ，热机只把从高温热源吸取的一部分热量转化为机械功，且效率只取决于两个热源的温度。明白抱负气体逆卡诺循环的工作系数。1.10 热力学其次定律热力学其次定律的两种表述克劳修斯表述：不行能把热量从低温热源传到高温热源而不引起其它变化。开尔文表述

33、：不行能从单一热源吸热使之完全变成有用的功而不引起其它变化。其次类永动机是不行能造成的、用反证法证明热力学其次定律的克劳修斯表述与开尔文表述 等价、 可逆过程和不行逆过程、无摩擦的准静态过程是可逆过程、自然界中与热现象有关的实际过程都是不行逆过程，自然界的不行逆过程是相互关联的。热传递、 气体绝热自由膨胀和摩擦生热是典型的不行逆过程，说明排除这些不行逆过程的方法及其后果。热力学其次定律的实质在于指出一切与热现象有关的实际过程都有其自发进行的方向，是不行逆的。可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结T 1T1高温热源可编辑资料 - - - 欢迎下载精品名师归纳总结可编辑资料 - - - 欢迎下载