熱力學統(tǒng)計物理 第三章 單元系的相變.ppt

1、1、熱力系統(tǒng)，第3章，單元系統(tǒng)的相變，2、熱力系統(tǒng)，機械平衡的描述，穩(wěn)定平衡；平衡不穩(wěn)定；亞穩(wěn)態(tài)平衡；虛擬變化、虛擬變化引起的勢能變化、中性平衡；3。1熱力學平衡準則，中性平衡；極值點，3，熱系統(tǒng)，2，熱平衡判據(jù)(熱力學平衡條件)，熵判據(jù)：孤立系統(tǒng)的平衡狀態(tài)是熵最大的狀態(tài)。與平衡態(tài)的虛擬變化相比，狀態(tài)熵變小。熵是某個參數(shù)的函數(shù)，參數(shù)的變化導致熵的虛擬變化。平衡條件：穩(wěn)定平衡：孤立系統(tǒng)處于穩(wěn)定平衡狀態(tài)的充要條件：1，基本平衡準則，不穩(wěn)定平衡：亞穩(wěn)定平衡：中性平衡：s不是最大值，x1，x2，x3，x4，4，熱系統(tǒng)，1)，等溫等容系統(tǒng)-自由能準則，平衡條件：5，熱系統(tǒng)，3。均勻體系的熱力學平衡條件。

2、對于孤立的齊次系統(tǒng)，系統(tǒng)的體積v和內(nèi)能u不變。子系統(tǒng)和系統(tǒng)其余部分的虛擬變化滿足以下要求。系統(tǒng)的平衡條件：據(jù)此，代入平衡條件得到：6。熱力系統(tǒng)。因為虛擬變化U和V可以任意改變，上面的公式要求：穩(wěn)定的平衡，但是大約。結(jié)果表明，當達到平衡時，整個系統(tǒng)的溫度和壓力是均勻的。在上一頁，我們得到：可以證明：7，熱力系統(tǒng)，8，熱力系統(tǒng)，9，熱力系統(tǒng)，以T和V為自變量，在上一頁，我們得到：平衡的穩(wěn)定條件，10，熱力系統(tǒng)，V和T相互獨立，T0，所以我們需要：平衡的穩(wěn)定條件，討論3360。2.子系統(tǒng)體積收縮：在平衡條件下，子系統(tǒng)的壓力會增加，因此子系統(tǒng)膨脹以恢復平衡。上一頁顯示：11，熱力系統(tǒng)，階段：熱力系統(tǒng)中

3、物理性質(zhì)一致的部分。水和蒸汽的不同相；鐵磁相和順磁相是不同的。相變：從一個階段到另一個階段的過渡。通常發(fā)生在等溫等壓的情況下。單元系統(tǒng)：是一個只有一種化學成分(一種成分)的化學純材料系統(tǒng)。復雜系統(tǒng)：不是同質(zhì)的，而是可以分成幾個同質(zhì)的部分。水和蒸汽共存-單元兩相系統(tǒng)；冰、水和蒸汽共存的單元三相系統(tǒng)。2開放系統(tǒng)的基本熱力學方程，1?；靖拍?，12。熱系統(tǒng)，與封閉系統(tǒng)相比，開放系統(tǒng)中物質(zhì)n的量可能會發(fā)生變化。為了研究氣液相變，每一相都可以看作一個開放系統(tǒng)。除了均勻體系，這樣的體系需要兩個狀態(tài)參數(shù)，并增加一個獨立的參數(shù)摩爾數(shù)。摩爾數(shù)與體系的廣泛性有關(guān)。系統(tǒng)的吉布斯函數(shù)取決于兩個強度量，溫度和壓力。但它

4、是廣泛的，它會隨著摩爾數(shù)的變化而變化。它的變化應(yīng)該與摩爾變化成比例：系統(tǒng)T1，P1 :開放系統(tǒng)，包含在孤立系統(tǒng)T0，P0。13，熱系統(tǒng)，系統(tǒng)的吉布斯函數(shù)與其摩爾數(shù)成正比，這就叫做系統(tǒng)的化學勢。給定特征函數(shù)G(T，p，n)，我們可以得到：2.基本熱力學方程，14。熱力系統(tǒng)。類似地，其他基本熱力學方程是：15。熱力系統(tǒng)，定義：巨熱力學勢，總微分：J是以T，V為自變量的特征函數(shù)，巨熱力學勢J也可以表示為3。3單元系統(tǒng)的多相平衡條件，一個部件，兩相，17，熱力系統(tǒng)，2。相平衡條件、熱平衡條件、機械平衡條件、化學平衡條件、18、熱系統(tǒng)、非平衡、平衡、3。朝著平衡的方向，熵增加，19，熱力系統(tǒng)，1、2、1

5、、2、粒子方向、化學不平衡、1 2、化學平衡、1=2、化學平衡方向、21、熱系統(tǒng)、1、氣液相變、AB:熔化曲線；AO:升華曲線。C:臨界點。，水：臨界溫度647.05千，臨界壓力22.09 106帕。三相點：T=273.16K，p=610.9pa，1。相圖，3。4單位多相系統(tǒng)的平衡性質(zhì)，22。熱系統(tǒng)，2。相變，點1汽相，點2汽液平衡，點3液相。在點2 :在三相點A :其他相平衡曲線也滿足上述公式，2 3，熱系統(tǒng)，一般熱力學中克萊帕龍方程的推導，A-B: 1相變2相過程，C-D 33602相變1相過程，B-C: M-N過程，D-A : N- 2。克萊佩龍方程，24，熱系統(tǒng)，A=SABCD，A-B

6、: 1，相變2相，高溫熱源T釋放潛熱，系統(tǒng)吸熱，25，熱系統(tǒng)，考慮相平衡特性，在相平衡曲線上有和沒有減法，定義潛熱，克萊佩龍方程，26，熱系統(tǒng)。飽和蒸汽3360和冷凝相(液相或固相)達到平衡蒸汽，蒸汽壓力方程：描述了飽和蒸汽壓力和溫度之間的關(guān)系，冷凝相：氣相：大約l獨立于t，27，熱系統(tǒng)，范德瓦爾斯方程的等溫曲線，二氧化碳的等溫實驗曲線(Anjusi，1869)，c .3。5臨界點和氣液兩相轉(zhuǎn)變，28，熱系列，范德瓦爾斯方程，MAJDNBK曲線，MA:液態(tài)；氣態(tài)BK:虛線ADB:兩相共存；曲線NDJ:處于不穩(wěn)定狀態(tài)，不滿足穩(wěn)定條件：AJ:過熱液體；NB:過飽和蒸氣亞穩(wěn)態(tài)，Gibbs函數(shù)最小準則：等溫條件：Maxwell等積法則，29，熱系統(tǒng)，臨界點：Fan方程，最大點：最小點：TTC是拐點：30，熱系統(tǒng)，引入新變量，F(xiàn)an對比方程，相應(yīng)的狀態(tài)定律：所有物質(zhì)都是相同的也就是說，各種氣體(液體)體的狀態(tài)方程與實驗值完全相同，如he3.28，h23.27。1.分類、連續(xù)化學勢、相平衡、1等。33、熱力系統(tǒng)、一級相變、熵和兩相不同斜率的比