均勻物質(zhì)的熱力學(xué)性質(zhì)課件

第二章均勻物質(zhì)的熱力學(xué)性質(zhì)第二章均勻物質(zhì)的熱力學(xué)性質(zhì)1焓的微分表達(dá)式焓的微分表達(dá)式2自由能的微分表達(dá)式自由能的微分表達(dá)式3吉布斯函數(shù)的微分表達(dá)式吉布斯函數(shù)的微分表達(dá)式42.2

麥?zhǔn)详P(guān)系四個(gè)偏微分理論值

實(shí)驗(yàn)值能量量綱各量的意義正負(fù)號(hào)的記憶2.2麥?zhǔn)详P(guān)系四個(gè)偏微分5麥?zhǔn)详P(guān)系的簡(jiǎn)單應(yīng)用麥?zhǔn)详P(guān)系的簡(jiǎn)單應(yīng)用6均勻物質(zhì)的熱力學(xué)性質(zhì)課件7范氏氣體范氏氣體8選T，P作自變量

H（T，P）選T，P作自變量H（T，P）9求絕熱壓縮系數(shù)與等溫壓縮系數(shù)之比？多元函數(shù)雅可比行列式可以按除法法則運(yùn)算分子、分母相同時(shí)可取消，成為腳標(biāo)計(jì)算技巧求絕熱壓縮系數(shù)與等溫壓縮系數(shù)之比？多元函數(shù)102.3氣體的節(jié)流過(guò)程熱力學(xué)方法的特點(diǎn)物理效應(yīng)

實(shí)驗(yàn)值偏微分的意義節(jié)流過(guò)程溫度變化如何？焦耳—湯姆孫效應(yīng)能否獲得低溫？2.3氣體的節(jié)流過(guò)程熱力學(xué)方法的特點(diǎn)11節(jié)流過(guò)程的計(jì)算節(jié)流過(guò)程的計(jì)算12的討論的討論13實(shí)際氣體的討論實(shí)際氣體的討論14范氏氣體的討論范氏氣體的討論15均勻物質(zhì)的熱力學(xué)性質(zhì)課件16范氏氣體的溫度改變來(lái)源于a,b0a,b的作用是相反的，對(duì)應(yīng)于吸引與排斥分子間互作用大，b可略去，氣體變冷分子間互作用小，a可略去，氣體變熱范氏氣體的溫度改變來(lái)源于a,b017絕熱膨脹降溫節(jié)流過(guò)程可降溫絕熱膨脹可否降溫？要求什么量呢？絕熱膨脹降溫節(jié)流過(guò)程可降溫182.4基本熱力學(xué)函數(shù)的確定物態(tài)方程

實(shí)驗(yàn)測(cè)定內(nèi)能（一定律）+物態(tài)方程熵(二定律）2.4基本熱力學(xué)函數(shù)的確定物態(tài)方程實(shí)驗(yàn)測(cè)定19熵的表達(dá)式內(nèi)能與熵的表達(dá)式對(duì)于任何物質(zhì)系統(tǒng)都適用固態(tài)與液態(tài)（凝聚態(tài)）體積變化不易測(cè)定選取(T,P)作自變量要比選(T,V)方便熵的表達(dá)式內(nèi)能與熵的表達(dá)式對(duì)于任何物質(zhì)系統(tǒng)都適用20均勻物質(zhì)的熱力學(xué)性質(zhì)課件21例：求理想氣體的

H(T,P),S(T,P),G(T,P)?例：求理想氣體的

H(T,P),S(T,P),G(T,P)?22S(T,P)=?S(T,P)=?23G(T,P)=?G(T,P)=?24均勻物質(zhì)的熱力學(xué)性質(zhì)課件25例2：求范氏氣體的內(nèi)能和熵例2：求范氏氣體的內(nèi)能和熵26例3：求簡(jiǎn)單固體的內(nèi)能及熵例3：求簡(jiǎn)單固體的內(nèi)能及熵272.5特性函數(shù)內(nèi)能dU=TdS-PdV焓dH=TdS+VdP自由能dF=-SdT-PdV吉布斯函數(shù)dG=-SdT+VdP微分與積分特性函數(shù)的作用2.5特性函數(shù)內(nèi)能dU=TdS-PdV282.6表面的熱力學(xué)理論表面是一個(gè)分界面在表面層內(nèi)的分子與兩相中的分子有相互作用，因此是一個(gè)表面相近似為一個(gè)幾何面主要參量：表面積A，表面張力系數(shù)

F(,A,T)=0,=(T)2.6表面的熱力學(xué)理論表面是一個(gè)分界面29均勻物質(zhì)的熱力學(xué)性質(zhì)課件30表面系統(tǒng)的特征實(shí)驗(yàn)結(jié)果：液膜表面絕熱收縮時(shí)溫度升高。等溫收縮dA,表面內(nèi)能的變化是udA?單位表面內(nèi)能>自由能?表面張力系數(shù)隨溫度的升高而減少?(T,A)是表面系統(tǒng)的特性函數(shù)表面系統(tǒng)的特征實(shí)驗(yàn)結(jié)果：液膜表面絕熱收縮時(shí)溫度升高。31例：表面張力系數(shù)為（T），求表面膜在可逆等溫膨脹時(shí)吸收的熱量Q？例：表面張力系數(shù)為（T），求表面膜在可逆等溫膨脹時(shí)吸收的322.7熱輻射的熱力學(xué)理論空間內(nèi)某區(qū)域與周?chē)矬w處于平衡的輻射稱(chēng)為平衡輻射受熱物體輻射電磁波稱(chēng)為熱輻射M與N平衡達(dá)到T系統(tǒng)的狀態(tài)參量（T，V，P）2.7熱輻射的熱力學(xué)理論空間內(nèi)某區(qū)域與周?chē)矬w處于平衡的輻33黑體輻射M，N，和空腔壁間進(jìn)行熱交換后達(dá)到相同的溫度熱平衡熱輻射的特性只與溫度有關(guān)，而與輻射體的性質(zhì)無(wú)關(guān)平衡輻射。物體與周?chē)鷪?chǎng)的互作用很復(fù)雜。完全吸收各種頻率電磁波的稱(chēng)為黑體完全反射各種頻率電磁波的稱(chēng)為白體完全透射各種頻率電磁波的稱(chēng)為透明體黑體輻射M，N，和空腔壁間進(jìn)行熱交換后達(dá)到相同的溫度熱平衡34空窖輻射場(chǎng)自然界沒(méi)有絕對(duì)的黑體設(shè)計(jì)一個(gè)黑體一個(gè)空窖，有一小孔，光線(xiàn)通過(guò)小孔射入，多次反射后接收，是黑體的一種近似能量完全被吸收空窖輻射場(chǎng)自然界沒(méi)有絕對(duì)的黑體35空窖輻射場(chǎng)的內(nèi)能密度空窖輻射場(chǎng)的內(nèi)能和內(nèi)能密度按頻率的分布只與溫度有關(guān)，與窖體的材料、性質(zhì)等無(wú)關(guān)兩個(gè)空窖，材料，形狀不同，溫度相同。加一濾光片，w+dw的光通過(guò)空窖輻射場(chǎng)的內(nèi)能密度空窖輻射場(chǎng)的內(nèi)能和內(nèi)能密度按頻率的分布只36空窖輻射是一熱力學(xué)系統(tǒng)空窖輻射是一熱力學(xué)系統(tǒng)37均勻物質(zhì)的熱力學(xué)性質(zhì)課件38空窖輻射的熵？空窖輻射的熵？39輻射場(chǎng)的絕熱過(guò)程輻射場(chǎng)的絕熱過(guò)程40輻射場(chǎng)的輻射通量密度輻射場(chǎng)的輻射通量密度Ju是單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)單位面積向一側(cè)輻射的能量輻射通量密度與能量密度的關(guān)系是Ju=(1/4)cu通過(guò)立體角的證明輻射場(chǎng)的輻射通量密度輻射場(chǎng)的輻射通量密度Ju是單位時(shí)間內(nèi)通過(guò)41研究輻射場(chǎng)的意義輻射場(chǎng)是一個(gè)能量場(chǎng)，熱力學(xué)規(guī)律的普遍性。G=0，反映光子數(shù)是不守恒的。黑體輻射是經(jīng)典物理的災(zāi)難，它導(dǎo)致量子物理的誕生。相關(guān)的實(shí)驗(yàn)有：斯特藩定律列別節(jié)夫光壓公式基爾霍夫定律推導(dǎo)出普朗克公式。研究輻射場(chǎng)的意義輻射場(chǎng)是一個(gè)能量場(chǎng)，熱力學(xué)規(guī)律的普遍性。相關(guān)422.8磁介質(zhì)的熱力學(xué)2.8磁介質(zhì)的熱力學(xué)432.8磁介質(zhì)的熱力學(xué)磁介質(zhì)：研究受到非機(jī)械力作用的物理系統(tǒng)的行為。固體—體積變化可略去，主要是磁性質(zhì)與溫度間的關(guān)系。磁介質(zhì)的內(nèi)能與極化的表達(dá)式比較多，但結(jié)果是相同的。2.8磁介質(zhì)的熱力學(xué)磁介質(zhì)：研究受到非機(jī)械力作用的物理系統(tǒng)44磁介質(zhì)功的表達(dá)式磁介質(zhì)功的表達(dá)式45均勻物質(zhì)的熱力學(xué)性質(zhì)課件46磁介質(zhì)的熱力學(xué)基本方程磁介質(zhì)的熱力學(xué)基本方程47磁介質(zhì)的熱力學(xué)函數(shù)磁介質(zhì)的熱力學(xué)函數(shù)48均勻物質(zhì)的熱力學(xué)性質(zhì)課件49順磁物質(zhì)在磁場(chǎng)變化下對(duì)溫度的響應(yīng)順磁物質(zhì)在磁場(chǎng)變化下對(duì)溫度的響應(yīng)50磁介質(zhì)對(duì)壓強(qiáng)的響應(yīng)磁介質(zhì)對(duì)壓強(qiáng)的響應(yīng)51獲得低溫的方法氣體的節(jié)流過(guò)程絕熱膨脹過(guò)程可達(dá)到1K的低溫。液化氫：（1898年）液化氦：（1908年）（1934年）絕熱去磁（1926年）可產(chǎn)生1K以下溫度。

獲得低溫的方法氣體的節(jié)流過(guò)程52獲得低溫的進(jìn)展節(jié)流過(guò)程：1898年由杜瓦將氫液化達(dá)到20.4K氦的液化—臨界溫度6K—1922年昂尼斯利用節(jié)流與絕熱蒸發(fā)致冷達(dá)到0.83K科學(xué)與工程的需求絕熱去磁發(fā)展獲得低溫的進(jìn)展節(jié)流過(guò)程：1898年由杜瓦將氫液化達(dá)到20.453用絕熱去磁法獲得低溫利用順磁鹽先用液氦冷卻到1K再加強(qiáng)磁場(chǎng)，讓氦將熱量帶走硫酸釓0.