笫一章热力学零定律.ppt
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1、笫一章 热力学第零定律,1 热力学系统概述 2 热力学第零定律 3 物态方程,1 热力学系统概述,一、热力学系统,孤立系统: 无能量、物质交换。 封闭系统: 有能量交换、无物质交换 开放系统: 能量、物质交换。,由大量微观粒子组成的、有明确界面的连续介质系统。,(界面可以是真实的,也可以是虚拟的,即认为划定的。),二、热力学平衡态,定义:不随时间变化并具有确定值的系统状态。,热力学平衡态,态参量,态函数 (T、U、S),由状态参量描述的系统状态确定后,系统的态函数也就确定下来。态函数的函数值与系统状态一一对应,与达到该状态的过程无关.,力学平衡,几何参量,热平衡,力学参量,相平衡,化学参量,化
2、学平衡,电磁参量,(平衡态是在实验观察结果总结的基础上引入的理想概念),热力学平衡是一种动态平衡,也称为热动平衡。,系统由初态 i 变到未态 f 时,态函数的基本性质,以p-V 简单系统为例:,定义:,三、热力学过程,一定条件下,一个热力学系统的状态发生相继的变化,就称它经历了一个热力学过程。,一切实际过程都是由非平衡态构成的,系统状态变化所经历的过程,称为热力学过程,简称过程。,四、准静态过程,定义:,准静态过程是由一系列视为平衡态组成的热力学过程。,弛豫时间:,由一个平衡态,经历一个热力学过程,到达另一个平衡态所经历的时间。,准静态过程是一个理想过程,当热力学过程进行得无限缓慢时可以看作准
3、静态过程。,对于实际的过程,如果经历的时间远大于驰豫时间,该过程就可以看作准静态过程。,2 热力学第零定律,一、热力学第零定律,(温度定义的理论依据),第三个系统处于热平衡的两个系统,彼此也一定 处于热平衡。,热力学第零定律是实验事实的总结,不是逻辑推理的 结果,它不能被认为是理所当然或显而易见的。,由 ( 1 ) 式 ( 2 ) 式解出 yc , 分别为,( 2 ),由笫零定律可以推证,互为热平衡的系统具有一个数值相等的态函数,这个态函数定义为温度.,二、温度,( 3 ),得,( 1 ),( 4 ),根据笫零定律,因系统 A、B、C 互为热平衡 , 运用同样的结论 , 可得,即互为热平衡的系
4、统具有一个数值相等的态函数, 这个函数就定义为温度,若用符号 T 表示, 则,( 5 ),要使 ( 3 ) 式与 ( 4 ) 式同时成立 , 必须要求( 3 ) 式中的参量xc 以消去, 即 ( 3 ) 式可以简化为,温度是强度量,不具有可加性。,三、温标 温度的数值表示法,温标要素:,定标方程 :,规定冰和盐水的混合物为0度,水的沸点为212度,在0度与212度之间一定量水银的体积或长度等分为212格. 单位华氏度记作 0F. 冰正常熔点定为32 0F。,根据温标的要素,用不同测温物质及其测温属性建立的温标,统称经验温标.,1、经验温标,华氏温标:,测温物质、测温属性、定标方程及固定标准点,
5、汽点:,定标方程:,摄氏温标:,一个标准大气压下纯水和水蒸气平衡时的温度为100摄氏度。,冰点:,一个标准大气压下纯水和纯冰平衡时的温度0摄氏度。,xi、xs分别是t0、100时水银柱的长度。,经验温标的问题:定标方程是人为假定的函数关系,通常测温参量与温度关系比较复杂,使用用不同经验温标测出的温度除固定点外,数值通常不同。,定容气体温度计,2、 理想气体温标,科学界采用理想气体作为标准温标,由低压气体温度计来实现.,结果分析:,四种气体制成的定容温度计测量水沸点温度的结果:,用不同气体作为测温物质,所测的温度只有微小差别,压强降低,差别渐渐降低,当压强趋于零时,差别将消失。,定容气体温度计:
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