关于热力学第一定律的讨论

一、引言许多《热力学》教材,给出无限小过程的热力学第一定律的形式为:dU=d′Q-d′W (1)(本文中d′表示不是完整微分)在这里,强调内能U是一个状态量,要求适用条件:①过程的初、终两态为平衡态,而不管过程是可逆的还是不可逆的。②选择某一标准状态为内能零点,内能可以确定到一个附加常数。但各教材和文章对(1)式中各物理量所包含的内容描述不同。如文献[1]中说:内能是指系统内部的能量,不包括作为整体的系统的动能和系统在外     

熵判据运用分析

以热力学第二定律为依据,从热功转换的方向和限度的研究中,得到了作为热学第二定律数学表达式的Clausius不等式为:ds≥(δQ)/T_源(1)(对某一有限过程:△S≥Q/T_源)将其应用于孤立体系可得推论:ds_孤≥0(2)(对某一有限过程:△S_孤≥0)(2)式其依据是将各类体系的体系与环境一并视为体系(孤立体系),故有△S_总=△S_体+△S_环而使(2)式能用于判别各类体系所发生的变化的方向和限度。简言之,对于熵判据有两个,即(1)式和(2)式,但它们是等价的,只是考虑问题的角度不同即对体系与环境的划分不同而已。如何来划分体系与环境,完全是人为的,以方便为原则。当然对同一问题而言,一旦划定     

利用状态图判断热力学过程中△U,A和Q的正负

根据热力学第一定律，利用状态图来判断热力学过程中△U，A和Q的正负．     

燃烧反应火焰温度的探讨

由于光是一种有序的能量,因而作者认为燃烧反应发出的光子的能量也是体系对环境作的一种非体积功W′.根据热力学第一定律推导出,燃烧反应的反应焓△H与光子能量E之间的关系是△H=-nEm=-0.119 6n/λ.根据公式计算得的H2、CO和C2H2燃烧的火焰温度分别为2894 K、1 625 K和3 804 K,这与它们各自的实际温度2 773～3 273 K、1 673 K和3 773 K非常接近.另外,作者还说明了如何根据反应机理确定有机物燃烧时发出的光子的量.     

弹塑性金属位错系统的热力学不可逆过程理论与位错应力激活运动

本文由不可逆过程热力学第一二定律理解和计算位错应力激活速率,所得位错速率v中有三个新的方面:(1)反映相互作用的活度系数γ,γ~≠;(2)与激活自由能(?)平列的“激活内耗”,△~≠;和(3)可能把位错动力学和塑性学增量理论连接起来的“激活畸变增量”,(?)与畸变功: (?) v_0——位错体积; S_(jk),e_(jk)——徧应力应变;本文的理论方法与结果可为深入研究提供参考。     

论热力学公式TdS≥dU+pdV

对于无限小过程热力学第二定律的数学表达式为 ds≥dQ/T (1) 其中S是系统的熵,dQ是系统从外界吸收的热量,T是外界的温度,等号适用于可逆过程,不等号适用于不可逆过程。考虑只有一个外参量体积V的封闭系统,热力学第一定律写作 dQ=dU+pdV (2) 代入(1)式中等式得     

体积功的计算与热力学第一定律

体积功是由于系统膨胀或者压缩,系统与环境之间传递的能量。在不可逆过程中,系统的压力和环境的压力不相等,但是热力学中规定体积功要根据环境的压力来计算。根据系统内部动能向热力学能转化,阐明了根据环境的压力计算体积功与热力学第一定律的一致性。     

内能、热力学第一定律及功能原理

一、热力学第一定律在哪个参照系下成立?众所周知,非相对论情况下,热力学中封闭系的能量守恒定律是热力学第一定律(以下简称为热一律),它常取下述形式dU=dQ+dW (1)     

状态函数与过程量

在研究体系的物理化学性质时,我们经常遇到两类物理量.一类是描述体系热力学性质的状态函数,如内能(U)、熵(S)、自由能(G)等.这类物理量的微小增量,在数学上是全微分,可用dU、dS、dG等表示.另一类是功(W)和热(Q),它们与过程密切相关,叫过程量.对应于体系状态的微小变化而产生的过程量的微小数量,在数学上不是全微分,而用符号δW、δQ来表示.     

熵的微观本质及其作用

在热力学中,第二定律给我们指出了态函数熵的存在,当热力学系统的状态发生无限小.变化时,其熵变为ds≥(?)Q/T (1)式中(?)Q是系统从温度为T的热库吸收的热量,等号对应于可逆过程,不等号对应于不可逆过程.若所研究之系统为孤立系统,由于在孤立系统中发生的过程,是从非平衡态向热力学平衡态演变的不可逆过程,简称自发过程,因此(1)式变为     

负绝对温度系统的热力学性质

<正> 由热力学第一、二定律得关系式dU=TdS+∑Y_1dx_i (1)式中,U、S、Y_i、x_(?)分别为系统的内能、熵、广义力、广义坐标,T 为系统的温度.由此得:((?))x_i=1/T (2)由(2),当 T>0,即通常的正绝对温度系统中,随内能增加,系统的熵增加;这是由于正温度系统,粒子的能级没有上限,因而当系统吸收能量后,粒子向高能级跃迁,无序性增大,从而系统的熵增加。     

利用状态图判断热力学过程中ΔU、A和Q的正负

本文根据热力学第一定律,利用状态图来判断热力学过程中ΔU、A和Q的正负.     

功与热量的统计诠释

从热力学的观点看，功W与热量Q都是过程量，其大小与过程性质密切相关。系统从同一初态出发，经过不同的热力学过程达到同一终态时，外界对系统作的功W与系统从外界吸收的热量Q一般是不相同的。此外，功W与热量Q都与系统的能量变化过程有关。实际上，功W与热量Q都是系统与外界之间进行能量变换的一种方式，是系统能量变化的量度。从统计物理学的观点看，描述系统各种热力学性质的宏观物理量，都是相应的微观物理量的统计平均，那么作为宏观物理量的功W与热量Q究竟与哪些微观过程相联系呢？下面我们将深入地讨论这一问题。一、与功W及热…     

谈玻耳兹曼关系

<正> 克劳修斯在1864年把态函数熵(以 S 表示)引进热力学,从而使热力学第二定律有了高度概括的数学表示.到1896年,玻耳兹曼又将系统的熵与组成系统的微观粒子的可能微观态数 W 联系起来,建立了著名的玻耳兹曼关系,即S=Kl_nW(K 为玻耳兹曼常数 K=1.38×10~(-23)J/K)从而对函数 S 的认识更加深刻.本文想就玻耳兹曼关系的意义做一些讨论     

非均匀介质电场的逐次逼近解法及直流电测井几何因子

非均匀介质电场逐次逼近解法原理 直流电测井的基本公式是 ·(σΕ)=Ⅰδ(x-x。) (1)式中σ是电导率。左端是电流密度的散度,右端代表源。x_0是源所在的点。令: σ=σ_0 △σ式中σ_0是一常数,称为背景值;△σ是增量。E=-U,U是电位。令     

热力学证明题的计算机直观解法

在热学中，PV图即气体压强与体积的函数关系是非常重要的。在PV坐标系里，以等温方程PV-C和绝热方程PVr=C为依据画出等温线和绝热线，而关于等温线和绝热线的证明题有以下一些：1．试证明：一条等温线和一条绝热线只可能相交一次；2．试证明：两条等温线不能相交或相切；3．试证明：两条绝热线不能相交或相切；4．试证明：一条等温线和两条绝热线不能构成一个循环等等。这类证明题要从热力学第一定律和第二定律等规律出发，进行逻辑推理．热力学第一定律是这样叙述的：系统吸取的热量，等于其内能的增量与其所做的功的代数和．热力学第…     

不可逆热机的热机效率与循环方向的关系

根据热力学第二定律的克劳修斯说法和熵判据论证不可逆热机的η=- W/ Q1 与循环方向有关 .不可逆热机作正向循环时 ,可用热机效率来描述其功热转换关系 ,结论是η正向 ,可逆 >η正向 ,不可逆 .这表明 :在正向循环中 ,可逆循环热机的热转换为功的比率大于不可逆循环热机 .不可逆热机作逆向循环时 ,应当采用制冷系数来描述其功热转换关系 ,所得结论是β可逆 >β不可逆 .这表明 :可逆循环制冷机单位功提取的热大于不可逆循环制冷机 ;如果仍然采用热机效率来描述其功热转换关系 ,则所得的结论应当是η逆向 ,可逆 <η逆向 ,不可逆 .这表明 :在逆向循环中向高温热源输送相同的热 Q1 的前提下 ,可逆热机消耗的功 W可逆 少于不可逆热机消耗的功 W不可逆 .在证明卡诺定理时 ,不可逆热机只能作正向循环 ,不能令其作逆向循环 .     

关于吉布斯自由能判据及其应用的思考

在物理化学及相关教材中得出的吉布斯自由能判据是(△G)T,P,W=0≤0及(△G)T,P≤-W',它们分别是恒温恒压下不做非膨胀功和做非膨胀功两种情况下变化过程方向的判据.在此提出吉布斯自由能一般判据是(△G)T,P≤0,该式不受过程是否存在非体积功的限制,仅凭△G值的正负即可判断过程的方向(自发与否),只有使用该式才能判断那些伴有非膨胀功过程的方向.     

甲壳素对铜的吸附性能研究

研究了甲壳素吸附铜离子的过程。结果表明:甲壳素对铜离子的吸附在pH=4.46时最佳,在298 K下测得静态饱和吸附容量为317.2 mg/g(树脂)。用1.0 mol/L HCl可洗脱,洗脱率达97.4%;测得表观速率常数k298=1.34×10-4/s;表观活化能Ea=26.1 kJ/mol;等温吸附服从Freundlich经验式;吸附热力学参数△H=11.3 kJ/mol,△S=42.6 J/(mol.K),△G=-1.4 kJ/mol。     

一种计算相体积的方法

在经典统计的系综理论中,与孤立系统(能量在E 到E △E 之间,(△E)/E<<1)相应的系综是微正则系综。相体积Ω是微正则系综的一个重要性质,因为它和系统的熵S 有如下关系:s=klnΩ(1)式中k 是玻耳兹曼常数。在这里,S 是以系统的粒子数N、能量E 和体积V (假设体积是唯一的外参量)为自变量的热力学特性函数。只要求得了Ω,进而求得S,就可以知道系统的其他热力学性质。