统计物理学复习----热力学的基本规律

2023-10-28 01:20

文章标签 统计复习物理学基本规律热力学

本文主要是介绍统计物理学复习----热力学的基本规律，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

General Laws of thermodynamics

热力学系统常识

单位制

1大气压强 = 101325 Pa

基本概念与专业英语

状态参量
- pressure
- volume
- temperature

	Extensive quantity	Intensive quantity
Mechanical	V	P
Thermal	S	T

Helmholtz Free Energy	$F=U-TS$	$dF=-SdT-PdV$
Enthalpy	$H=U+PV$	$dH=TdS+VdP$
Internal Energy		$dU=TdS-PdV$
Gibbs Free Energy	$G=U-TS+PV$	$dG=-SdT+VdP$

准静态
- quasi-state
boundary condition
- 恒温热源 Thermostat
- 绝热的 Adiabatic

	孤立系	闭系	开系
能量交换	无	有	有
物质交换	无	无	有

膨胀系数	$\alpha = \frac{1}{V}(\frac{\partial V}{\partial T})_p$	压强系数	$\beta = \frac{1}{p}(\frac{\partial p}{\partial T})_V$
等温系数	$\kappa_T=-\frac{1}{V}(\frac{\partial V}{\partial p})_T$	偏微分基本关系	$(\frac{\partial V}{\partial p})_T(\frac{\partial p}{\partial T})_V(\frac{\partial T}{\partial V})_p=-1$

熵 Entropy 的积分表达式 $\oint \frac{dQ}{T} \leq 0$

卡诺循环

略

熵

热力学第一定律

$dU=-PdV+TdS$

理想气体的熵变

理想气体方程

$\begin{matrix} PV=nRT\\ \rightarrow \frac{dP}{P}+\frac{dV}{V}=\frac{dT}{T} \end{matrix}$

等压热容与等体热容

$\begin{matrix} dU=C_vdT\\ C_p=C_v+R\\ \end{matrix}$

热力学第一定律

$TdS=dU+PdV$

微操之后可以得到

$S=nc_plnT - nRlnP+S_0$

当然，不考虑理想气体的时候可以直接去掉物质的量
- 譬如两倍水的等压混合

$\Delta S_{1,2} = \int_{T_1,T_2}^{(T_1+T_2)/2}\frac{C_p}{T}dT$

类似的，考虑绝热自由膨胀问题，我们可以轻松得由热力学第一定律出发得到

$S=C_vlnT + nRlnV + S_0$

热力学系统的特殊函数

内能函数

描述系统的做功与吸热

$dU=TdS-PdV$

亥姆霍兹自由能函数

描述系统的做功

$F=U-TS$

$dF=-SdT-PdV$

焓

描述系统的吸热

$H=U+PV$

$dH=C_pdT$

焓变化非正

$\Delta H \leq 0$

吉布斯自由能函数

描述系统所受的其他作用

$G=U-TS+PV$

$dG = -SdT+VdP$

这篇关于统计物理学复习----热力学的基本规律的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！

http://www.chinasem.cn/article/289719。 23002807@qq.com

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