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热力学第零定律是什么(热力学第零定律有怎样的意义)

发布时间:2024-09-07 05:11:11 学习方法 570次 作者:合肥育英学校

一、热力学的基本概念

1.系统

热力学第零定律是什么(热力学第零定律有怎样的意义)

在热力学中,所研究的对象或对象组称为热力学系统,或简称为系统。

2.状态

系统的宏观性质(温度、压力、体积等)不受外界影响不随时间变化的状态称为平衡状态。

3.过程

当系统的状态随时间变化时,我们说系统正在经历热力学过程,简称过程。

热力学过程分为非准静态过程和准静态过程。非准静态过程中的中间态是非平衡态,准静态过程中的中间态是平衡态。

4.内能

热力学系统的内能是由系统状态决定的状态量。对于某个平衡状态,内能是状态参数的单值函数。公式为rame'tabindex='0'style='font-size:100%;display:内联块;相对位置:color:绿色;'数据数学='#x7CFB;#x7EDF;#x5185;#x80FD;=f(#x7CFB;#x7EDF;#x7684;#x72B6;#x6001;#x53C2;#x91CF;)#xFF0C;#x7CFB;#x7EDF;#x4E3A;#x5E73;#x8861;#x6001;'role='presentation'系统的内能是系统的状态参数。系统处于平衡状态。系统的内能=f(系统的状态参数)。系统处于平衡状态。系统的内能=f(系统的状态参数)。系统处于平衡状态。

理想气体的内能只是温度的单值函数。

5.热量rame"tabindex="0"style="font-size:100%;display:inline-block;position:relative;color:green;"data-mathml="Q"role="presentation"QQ

我们将因系统与外界温差而传递的能量称为热量。热的本质是一种运动而不是一种物质。分子通过碰撞将热量从高温物体传递到低温物体。

6.热容rame"tabindex="0"style="font-size:100%;display:inline-block;position:relative;color:green;"data-mathml="C"role="presentation"CC

定义:系统温度升高(降低)1k时吸收(释放)的热量。表示为rame'tabindex='0'style='font-size:100%;display:内联块;相对位置:color:绿色;'data-mathml='C=#x03B4;QdT'角色='演示'C=QdTC=\frac{\deltaQ}{dT}。

比热容:物质每单位质量的热容。

摩尔热容:1摩尔物质的热容。rametabindex='0'style='font-size:100%;display:内联块;相对位置:color:绿色;'data-mathml='Cm=Cv'role='presentation'Cm=CvC_{m}=\frac{C}{v},rame'tabindex='0'style='font-size:100%;display:内联块;相对位置:color:绿色;'data-mathml='v'role='presentation'vv是摩尔数。

定容摩尔热容:rame'tabindex='0'style='font-size:100%;display:内联块;相对位置:color:绿色;'data-mathml='CV,m=(#x03B4;Q)VvdT#x2235;V=#x5E38;#x91CF;#x2234;dV=0,dA=pdV=0#x2192;(#x03B4;Q)V=(dU)V#x2192;CV,m=1v(#x2202;U#x2202;T)V'角色='演示'常数CV,m=(Q)VvdTV=常数dV=0,dA=pdV=0(Q)V=(dU)VCV,m=1v(UT)VC_{V,m}=\frac{(\deltaQ)_{V}}{vdT}\因为V=常数\因此dV=0,dA=pdV=0\rightarrow(\deltaQ)_V=(dU)_V\rightarrowC_{V,m}=\frac{1}{v}(\frac{\partialU}{\部分T})_V

定压摩尔热容:rame'tabindex='0'style='font-size:100%;display:内联块;相对位置:color:绿色;'数据-mathml='CP,m=(#x03B4;Q)PvdT#x2235;p=#x5E38;#x91CF;#x2234;(#x03B4;Q)P=vCP,mdT=(dU+Pdv)P=d(U+pV)'角色='呈现'常数CP,m=(Q)PvdTp=常数(Q)P=vCP,mdT=(dU+Pdv)P=d(U+pV)C_{P,m}=\frac{(\deltaQ)_P}{vdT}\因为p=常数\因此(\deltaQ)_P=vC_{P,m}dT=(dU+Pdv)_P=d(U+pV)引入rame'tabindex='0'style='font-size:100%;display:内联块;相对位置:color:绿色;'data-mathml='H=U+pV'role='presentation'H=U+pVH=U+pV,称为焓,rame'tabindex='0'style='font-size:100%;display:内联块;相对位置:color:绿色;'data-mathml='CP,m=1v(#x2202;H#x2202;T)P'角色='演示'CP,m=1v(HT)PC_{P,m}=\frac{1}{v}(\frac{\部分H}{\部分T})_P

迈耶公式:rame'tabindex='0'style='font-size:100%;display:内联块;相对位置:color:绿色;'data-mathml='CP,m=CV,m+R'角色='演示文稿'CP,m=CV,m+RC_{P,m}=C_{V,m}+R,rame'tabindex='0'样式='字体大小:100%;display:内联块;相对位置:color:绿色;'data-mathml='R'role='presentation'RR是通用气体常数。

摩尔热容比:rame'tabindex='0'style='font-size:100%;display:内联块;相对位置:color:绿色;'data-mathml='#x03B3;=CP,mCV,m'角色='演示'=CP,mCV,m\gamma=\frac{C_{P,m}}{C_{V,m}}

二、热力学第零定律和热力学第一定律

1.热力学第零定律

如果两个热力学系统均与第三个热力学系统处于热平衡(相同温度),则它们也必须彼此处于热平衡。

2.热力学第一定律

热力学第一定律也称为能量转换和守恒定律。其主要内容是:自然界一切物质都具有能量。能量有不同的形式。它可以从一种形式转换为另一种形式,并从一个物体转移到另一个物体。对于另一个物体来说,在转化和传递的过程中,能量的大小保持不变。表示为rame'tabindex='0'style='font-size:100%;display:内联块;相对位置:color:绿色;'data-mathml='U#x672B;#x6001;#x2212;U#x521D:初始内能等于系统吸收的热量减去系统所做的功。

符号规定:Heat:从外部传递到系统的热量0(+)'rame'tabindex='0'style='font-size:100%;display:内联块;相对位置:color:绿色;'data-mathml='Qgt;0(+)'角色='演示'Q0(+)Q0(+);work:系统对外所做的工作0(+)'rame'tabindex='0'style='font-size:100%;display:内联块;相对位置:color:绿色;'data-mathml='Agt;0(+)'角色='演示'A0(+)A0(+)。

另一种表达方式:第一种永动机(无需输入能量即可输出能量、无中生有的机器)是不可能的。