热力学与统计物理教案

汪志诚

当没有外界影响时,只要经过足够长的时间,系统将会自动趋于一个各种宏观性质不随时间变化的状态,这种状态称为平衡状态,简称为平衡态。它是一种热动平衡状态。

根据所研究的具体问题和条件,系统的平衡态可选用某几个宏观物理量来描述,它们可以独立改变,这些物理量称为状态参量或态变量。系统的其他宏观物理性质可以表述为这些态变量的函数,称之为状态函数或态函数。

在热力学中,有四种常用的状态参量:

几何参量、力学参量、电磁参量、化学参量。

3. 热平衡定律

各自与第三个物体达到热平衡的两个物体,彼此也处于热平衡。 用来比较物体温度高低的标准物体就是温度计。 2. 温标

温度的数值表示法叫做温标。有三种常用的温标:

⑴ 经验温标:以测温物质的测温特性随温度的变化为依据而确定的温标。实验表明,选择不同的测温物质或不同的测温特性而确定的经验温标,除标准点外,其他温度并不完全一致。

水的 冰点 沸点 摄氏温标(1742年,瑞典): 华氏温标(1714年,德国):

0 C 100 C

180格

100格

32 F 212 F

以上两种测温物质都是水银温度计。它们之间的关系为

F

95 C 32

C

59

F 32

⑵ 理想气体温标:用理想气体作测温物质所确定的温标。

第二章 热力学的基本规律

本章主要介绍热力学的基本规律以及常见的基本热力学函数。但本章的大多数内容在普通物理的《热学》课程中已经较详细学习过,在此只作一个归纳。因此,本章的各节将有所改变,

与课本不完全一致。

§1.1 热平衡定律和温度

一. 热平衡定律

热平衡定律也可称之为热力学第零定律。它是建立温度概念的实验基础。

1. 热力学系统

由大量微观粒子组成的有限的宏观客体称之为热力学系统,简称为系统。热力学所研究的系统有如下三种:

⑴ 孤立系统:与外界没有任何相互作用的系统。

⑵ 封闭系统:与外界有能量交换,但无物质交换的系统。 ⑶ 开放系统:与外界既有能量交换,又有物质交换的系统。 2. 平衡状态及其描述

当没有外界影响时,只要经过足够长的时间,系统将会自动趋于一个各种宏观性质不随时间变化的状态,这种状态称为平衡状态,简称为平衡态。它是一种热动平衡状态。

根据所研究的具体问题和条件,系统的平衡态可选用某几个宏观物理量来描述,它们可以独立改变,这些物理量称为状态参量或态变量。系统的其他宏观物理性质可以表述为这些态变量的函数,称之为状态函数或态函数。

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