均匀物质的热力学性质课件

第二章 均匀物质的热力学性质第二章 均匀物质的热力学性质1焓的微分表达式焓的微分表达式2自由能的微分表达式自由能的微分表达式3吉布斯函数的微分表达式吉布斯函数的微分表达式42.2 麦氏关系四个偏微分理论值 实验值能量量纲各量的意义正负号的记忆2.2 麦氏关系四个偏微分5麦氏关系的简单应用麦氏关系的简单应用6均匀物质的热力学性质课件7范氏气体范氏气体8选T，P作自变量 H（T，P）选T，P作自变量 H（T，P）9求绝热压缩系数与等温压缩系数之比？多元函数雅可比行列式可以按除法法则运算分子、分母相同时可取消，成为脚标计算技巧求绝热压缩系数与等温压缩系数之比？多元函数102.3 气体的节流过程热力学方法的特点物理效应 实验值偏微分的意义节流过程温度变化如何？焦耳汤姆孙效应能否获得低温？2.3 气体的节流过程热力学方法的特点11节流过程的计算节流过程的计算12 的讨论 的讨论13实际气体的讨论实际气体的讨论14范氏气体的讨论范氏气体的讨论15均匀物质的热力学性质课件16范氏气体的温度改变来源于a,b0a,b的作用是相反的，对应于吸引与排斥分子间互作用大，b可略去，气体变冷分子间互作用小，a可略去，气体变热范氏气体的温度改变来源于a,b017绝热膨胀降温节流过程可降温绝热膨胀可否降温？要求什么量呢？绝热膨胀降温节流过程可降温182.4 基本热力学函数的确定物态方程 实验测定内能（一定律）+物态方程熵(二定律）2.4 基本热力学函数的确定物态方程 实验测定19熵的表达式内能与熵的表达式对于任何物质系统都适用固态与液态（凝聚态）体积变化不易测定选取(T,P)作自变量要比选(T,V)方便熵的表达式内能与熵的表达式对于任何物质系统都适用20均匀物质的热力学性质课件21例：求理想气体的H(T,P),S(T,P),G(T,P)?例：求理想气体的H(T,P),S(T,P),G(T,P)?22S(T,P)=?S(T,P)=?23G(T,P)=?G(T,P)=?24均匀物质的热力学性质课件25例2：求范氏气体的内能和熵例2：求范氏气体的内能和熵26例3：求简单固体的内能及熵例3：求简单固体的内能及熵272.5 特性函数内能 dU=TdS-PdV焓 dH=TdS+VdP自由能dF=-SdT-PdV吉布斯函数 dG=-SdT+VdP微分与积分特性函数的作用2.5 特性函数内能 dU=TdS-PdV282.6 表面的热力学理论表面是一个分界面在表面层内的分子与两相中的分子有相互作用，因此是一个表面相近似为一个几何面主要参量：表面积A，表面张力系数F(,A,T)=0,=(T)2.6 表面的热力学理论表面是一个分界面29均匀物质的热力学性质课件30表面系统的特征实验结果：液膜表面绝热收缩时温度升高。等温收缩 dA,表面内能的变化是udA 单位表面内能自由能 表面张力系数随温度的升高而减少 (T,A)是表面系统的特性函数表面系统的特征实验结果：液膜表面绝热收缩时温度升高。31例：表面张力系数为（T），求表面膜在可逆等温膨胀时吸收的热量Q？例：表面张力系数为（T），求表面膜在可逆等温膨胀时吸收的322.7 热辐射的热力学理论空间内某区域与周围物体处于平衡的辐射称为平衡辐射受热物体辐射电磁波称为热辐射M 与 N 平衡达到 T系统的状态参量（T，V，P）2.7 热辐射的热力学理论空间内某区域与周围物体处于平衡的辐33黑体辐射M，N，和空腔壁间进行热交换后达到相同的温度热平衡热辐射的特性只与温度有关，而与辐射体的性质无关平衡辐射。物体与周围场的互作用很复杂。完全吸收各种频率电磁波的称为黑体完全反射各种频率电磁波的称为白体完全透射各种频率电磁波的称为透明体黑体辐射M，N，和空腔壁间进行热交换后达到相同的温度热平衡34空窖辐射场自然界没有绝对的黑体设计一个黑体一个空窖，有一小孔，光线通过小孔射入，多次反射后接收，是黑体的一种近似能量完全被吸收空窖辐射场自然界没有绝对的黑体35空窖辐射场的内能密度空窖辐射场的内能和内能密度按频率的分布只与温度有关，与窖体的材料、性质等无关两个空窖，材料，形状不同，温度相同。加一滤光片，w+dw的光通过空窖辐射场的内能密度空窖辐射场的内能和内能密度按频率的分布只36空窖辐射是一热力学系统空窖辐射是一热力学系统37均匀物质的热力学性质课件38空窖辐射的熵？空窖辐射的熵？39辐射场的绝热过程辐射场的绝热过程40辐射场的辐射通量密度辐射场的辐射通量密度Ju是单位时间内通过单位面积向一侧辐射的能量辐射通量密度与能量密度的关系是Ju=(1/4)cu通过立体角的证明辐射场的辐射通量密度辐射场的辐射通量密度Ju是单位时间内通过41研究辐射场的意义辐射场是一个能量场，热力学规律的普遍性。G=0，反映光子数是不守恒的。黑体辐射是经典物理的灾难，它导致量子物理的诞生。相关的实验有：斯特藩定律 列别节夫光压公式 基尔霍夫定律推导出普朗克公式。研究辐射场的意义辐射场是一个能量场，热力学规律的普遍性。相关422.8 磁介质的热力学2.8 磁介质的热力学432.8 磁介质的热力学磁介质：研究受到非机械力作用的物理系统的行为。固体体积变化可略去，主要是磁性质与温度间的关系。磁介质的内能与极化的表达式比较多，但结果是相同的。2.8 磁介质的热力学磁介质：研究受到非机械力作用的物理系统44磁介质功的表达式磁介质功的表达式45均匀物质的热力学性质课件46磁介质的热力学基本方程磁介质的热力学基本方程47磁介质的热力学函数磁介质的热力学函数48均匀物质的热力学性质课件49顺磁物质在磁场变化下对温度的响应顺磁物质在磁场变化下对温度的响应50磁介质对压强的响应磁介质对压强的响应51获得低温的方法气体的节流过程绝热膨胀过程可达到 1 K的低温。液化氢：（1898年）液化氦：（1908年）（1934年）绝热去磁（1926年）可产生 1 K 以下温度。获得低温的方法气体的节流过程52获得低温的进展节流过程：1898年由杜瓦将氢液化达到20.4K氦的液化临界温度 6K1922 年昂尼斯利用节流与绝热蒸发致冷达到0.83K科学与工程的需求绝热去磁发展获得低温的进展节流过程：1898年由杜瓦将氢液化达到20.453用绝热去磁法获得低温利用顺磁盐先用液氦冷却到1K再加强磁场，让氦将热量带走硫酸釓0.25K(1933)硫酸铁铵0.038K硝酸铈镁0.42mK利用磁矩排列的原理来降温用绝热去磁法获得低温利用顺磁盐54创世界记录1956年开创了核自旋绝热去磁的技术利用铜和镍镨合金两种材料可达到K的水平1990年已获得800PK如何测量呢？创世界记录1956年开创了核自旋绝热去磁的技术55