热力学与统计物理复习笔记(热力学部分)

发布网友 发布时间：2024-10-22 05:06

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热心网友 时间：2024-10-22 06:34

热力学与统计物理复习笔记（热力学部分）

本文聚焦梳理热力学与统计物理热力学部分的关键知识点，旨在为复习提供指引，采用汪志诚《热力学·统计物理》（第六版）为参考教材。文中提及的每一点均对应于书上的页码，以（p**）形式标注。

第一章 热力学的基本规律

本章涵盖11个知识点，重点介绍热力学定律、卡诺定理、熵的概念与应用。

1. 热力学系统的平衡状态及其描述

- 平衡态定义：孤立系统在长时间内宏观性质不变的状态。非孤立系的热动平衡条件由相应的热力学函数判定。
- 描述参量：几何、力学、电磁、化学参数描绘热力学系统平衡状态。
- 单相系与复相系：相间系统，均匀性描述。
- 准静态过程：进行极为缓慢的过程，每个状态视为平衡态。

2. 热平衡定律和温度

- 热平衡定律：物体间达到热平衡的条件。
- 温度定义：平衡状态下的系统态函数。
- 理想气体温标与热力学温标公式。

3. 物态方程

- 物态方程定义与一般形式。
- 常见方程：理想气体状态方程、范德瓦尔斯方程。
- 方程系数应用与关系导出。

4. 热力学第一定律

- 数学表达与微分形式。
- 能量守恒定律与第一类永动机的不可能性。

5. 热容与焓

- 热容定义与公式。
- 定容热容、定压热容、多方热容表现。
- 焓的引入与微分形式。

6. 绝热方程

- 常见形式与理想气体状态方程的代换。

7. 热力学第二定律

- 克劳修斯与开尔文表述。
- 第二类永动机的不可能性。

8. 卡诺循环和卡诺定理

- 卡诺循环过程描述与卡诺定理效率最高性。

9. 熵和热力学基本方程

- 可逆过程熵的计算公式。
- 熵与热力学第一定律的关联。

10. 熵增加原理

- 系统绝热过程熵不变的原理。

11. 自由能和吉布斯函数

- 自由能与吉布斯函数定义及应用。

第二章 均匀物质的热力学性质

本章探讨均匀物质热力学性质，聚焦内能、焓、自由能、吉布斯函数的全微分及其麦克斯韦关系，以及节流过程、热辐射、磁介质热力学。

1. 内能、焓、自由能、吉布斯函数的全微分

- 四个基本微分形式，记忆方法与应用。

2. 麦克斯韦关系及其应用

- 关系式与三个推论，应用实例。

3. 气体的节流过程

- 描述与数学表达，焦耳-汤姆孙系数定义。

4. 特性函数

- 定义与常见特性函数。

5. 热辐射的热力学理论

- 热辐射与平衡辐射的概念。
- 黑体辐射与辐射压强、能量密度关系。

6. 磁介质的热力学

- 磁介质微功表达式，磁致伸缩与压磁效应。

第三章 单元系的相变

单元系指单一化学组分系统，本章研究复相平衡、单元复相系平衡性质与相变理论。

1. 热动平衡的判据

- 孤立系统、等温等容系统、等温等压系统、等熵等容系统平衡条件。

2. 开系的热力学基本方程

- 吉布斯函数、内能、焓、亥姆霍兹函数、巨热力学势的开系形式。

3. 单元系的复相平衡条件

- 两相系平衡条件，三相系平衡条件与克拉珀龙方程。

4. 单元复相系的平衡性质

- 临界点与气液两相转变，过饱和蒸气和过热液体，临界点计算与特性。

5. 相变的分类

- 一级相变、二级相变与连续相变的特征与数学描述。

6. 朗道连续相变理论

- 物质有序程度与对称性质的变化，序参量与单轴铁磁体临界指数。

第四章 多元系的复相平衡与化学平衡 热力学第三定律

讨论多元系的复相平衡、化学平衡与热力学第三定律。

1. 多元热力学函数与热力学方程

- 多元系定义、欧拉定理与多元系基本热力学函数。

2. 多元系的复相平衡条件

- 两相中各组元化学势相等。

3. 吉布斯相律与化学平衡条件

- 吉布斯相律公式，化学平衡条件。

4. 赫斯定律

- 不同过程反应热相等的结论。

5. 混合理想气体的性质

- 道尔顿分压定律、混合理想气体的物态方程、基本热力学函数。

6. 热力学第三定律

- 能斯特定理、绝对零度原理与汤姆孙-贝特洛原理的表述与应用。

本文旨在提供热力学与统计物理热力学部分的知识点概述，涵盖从基本规律到相变与多元系平衡的全面内容，旨在为深入学习与复习提供基础框架。