2022-2023年高中物理竞赛 热力学基本概念与基本定律课件
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2.熵引入态函数熵：OVpP0mnP沿可逆过程积分对可逆循环：2.1态函数熵1\n熵是一个态函数.熵只有相对值.根据上式只能得到两个状态P和P0熵值的差(熵变).实际计算中,常选定某一参考态P0的熵值S0＝0,由此来确定其它状态P的熵值S.上式中的积分只与状态P0和P有关,而与从状态P0过渡到状态P的过程无关.所以在计算两状态熵变时,可任意选择从状态P0到状态P的一个可逆过程作为积分路径.即使系统是经过一不可逆过程从状态P0过渡到状态P,仍可选择一联系状态P0和P的可逆过程来计算两状态的熵变.2\n2.热力学基本方程可逆过程：——热力学基本方程.热力学基本方程是热力学第一定律和第二定律的结果,它给出热力学系统在相邻两个平衡态状态量U、S和V增量之间的关系.以上方程虽然是借助可逆过程推出,对系统经过不可逆过程从一平衡态变化到邻近的另一平衡态,上述基本方程依然成立,因为任意两个平衡态都可以通过可逆过程把它们联系起来.3\n3.理想气体的熵以T、p为独立变量：4\nOVpmnP0PP0mP：任意过程P0nP：可逆过程一般地：4.熵增加原理与热力学第二定律的数学表达式沿任意过程积分4.1熵增加原理5\n熵增加原理：系统经绝热过程从一个状态过渡到另一个状态,它的熵永不减少；如果过程是可逆的,则熵值保持不变,如过程是不可逆的,则熵值数值增加.这个结论这叫做熵增加原理.推论：孤立系统内部任何自发过程总是朝熵增加的方向进行.当熵达到最大值时,系统达到平衡态.设P0P为绝热过程,则6\n不绝热的不可逆过程4.不绝热的可逆过程熵是状态的单值函数.熵是广延量.对绝热过程：,可逆等温过程：（常用于计算热量）5.熵增加标志着可用能的损失.6.熵是混乱度的量度.熵函数的性质：7\n微小过程：4.2热力学第二定律的数学表达式——热力学第二定律的数学表达式8\n例1.5热传递过程的熵变：热量Q从高温热源T1传到低温热源T2,求熵变.3.熵增加原理的简单应用设想高温热源T1将热量Q传给温度也为T1的另一个热源.在温度相同的物体之间传递热量,过程是可逆的.由此可得高温热源T1放出热量Q时,其熵变为解：同理可得,低温热源T2吸收热量Q时,其熵变为由此可得过程总熵变：9\n例1.6气体自由扩散过程的熵变：设有一绝热容器被隔板分为体积分别为V1和V2的左右两边,开始时左边贮有nmol温度为T的理想气体,右边为真空.现将隔板抽开,则左边的气体向右边扩散,最后气体均匀分布在整个容器中,求该过程系统的熵变.10\n例1.7两热容均为C,温度分别为T1和T2的物体A、B通过热接触而达到热平衡,求该过程的熵变.11\n例:考虑两个相同的物体,它们具有相同的热容量,假设热容量为常数,开始时,两个物体分别具有温度,同时假设两个物体的体积是不变的,求这两个物体所能够向外输出的最大功是多少？(最大功问题）设终态时两个物体具有相同的温度,其数值与两个物体所经过的过程有关.将两个物体与循环看成一个系统,则两个物体对外输出的功为：两个物体所构成的体系的总熵变：单独看每个物体,因体积不变,有12\n并且等号只有当过程为可逆过程时才成立,所以体系所能输出的最大功为可逆过程中的功,最终温度为根据熵增加原理,有13
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