2022-2023学年高中物理竞赛课件：热力学基础知识

热力学基础知识§1.1热力学系统、状态与过程一、系统与外界(热力学)系统:由大量微观粒子（分子、原子等）组成,作为我们的宏观物质系统研究对象.外界:与系统发生相互作用的其他物体。有无能量交换有无物质交换系统种类无无孤立系有无封闭系有有开放系系统的分类:本节要求：掌握热力学平衡态和状态参量等概念

掌握系统和状态参量的分类掌握准静态过程的概念

二、系统状态与状态参量1,

系统状态:由宏观性质所确定的系统宏观状态微观状态:由系统内大量分子的速度和位置所确定的状态2,

(热力学)平衡态:在不受外界影响的条件下，系统的宏观性质不随时间变化的状态系统处于平衡态的条件:(1)力学平衡条件;(2)热平衡条件;(3)相平衡条件;(相:物理性质均匀的部分)(4)化学平衡条件平衡态是热动平衡平衡态是理想概念3,状态参量:描述系统平衡态的几个相互独立的物理量分类:几何参量,力学参量,(简单系统,p-v系统)化学参量,电磁参量广延量：具有可加性（如体积、质量）

强度量：不具可加性（如压强、温度、密度等）态函数:系统其它宏观量可表为状态参量的函数以p-v系统为例:三、热力学过程1,驰豫时间；从非平衡态发生到再到达平衡态所经历的时间2,热力学过程是连续变化的非平衡态组成的3,准静态过程:由一系列近似视为平衡态组成的热力学过程.①理想化的,无限缓慢②可用状态参量描述过程,可用热力学坐标图上的过程曲线来描述§1.2热平衡定律及温度一、热平衡定律(热力学第零定律）CABCAB本节要求：（1）理解热平衡定律；

（2）温度的概念以及几种温标。1,几个概念：热平衡，绝热壁，透热壁，热接触2,定律内容：如果两个物体各自与第三个物体达到热平衡，它们彼此也处在热平衡.3,热平衡定律是经验的总结，不是逻辑的推理！二、态函数温度用热平衡定律证明态函数温度的存在假设A,B,C是简单系统,平衡态只需2个状态参量来描述B与C平衡，有：由热平衡定律，A与B平衡，故：若A与C平衡，则有：存在着态函数用来表征系统热平衡状态下的特征，经验表明，这就是系统的温度。三.温标:

一套具体给出温度值的方法2.理想气体温标：1.经验温标：以某物质的某一属性随冷热程度的变化为依据而确定的温标测温物质,测温属性,定标方程,定标点经验温标测得的温度值与测温物质有关Ptr/(133.3224Pa)373.0373.2374.02004006008001000T(p)=373.15KT(p)H2N2O2空气依赖于所有气体的共性在理想气体可以使用的范围内，理想气体温标与热力学温标是一致的。LordKelvin提出热力学定律的开尔文表述,还以经典物理的“两朵乌云”说法而闻名3.热力学温标：开尔文在第二定律基础上引入的,不依赖任何具体物质特性,§1.3物态方程本节要求:（1）掌握物态方程的定义及三个系数；

（2）理想气体和范德瓦尔气体的物态方程；

（3）了解固体和液体物态方程。物态方程：处于平衡态的某种物质的热力学参量（如压强、体积、温度）之间所满足的函数关系平衡态，简单系统，可任取２个作状态参量，而将第三个作为其函数由实验直接测定或应用几个可直接测量的量，由热力学关系导出。依据具体物质的性质，建立微观模型，应用统计物理理论导出。实验方法：理论方法：一．三个系数二.理想气体的物态方程：讨论：一定质量Ｍ，任意两个平衡态和的状态参量之间的关系保持体积不变：根据理想气体的温标定义有：保持温度不变：根据玻－马定律有：阿氏定律：在温度和压强相同条件下，１mol任何气体的体积都相同标准条件下为22.4升理想气体的物态方程三.混合理想气体的物态方程：道尔顿分压定律：混合气体的压强等于各组分分压强之和各组分分压强:与混合气体具有相同T和V而单独存在时的压强

四.实际气体的物态方程：1,范德瓦尔气体方程: