热力学概述
热力学是物理领域,处理物质中热量与其他性质(如压力,密度,温度等)之间的关系。
具体而言,热力学主要集中在传热如何与经历热力学过程的物理系统内的各种能量变化相关。这些过程通常导致系统完成工作,并受热力学定律的指导。
传热的基本概念
广义而言,材料的热量被理解为该材料颗粒内所含能量的表示。这被称为气体的动力学理论,尽管该概念也在不同程度上适用于固体和液体。来自这些颗粒运动的热量可以通过各种手段转移到附近的颗粒中,从而转移到材料或其他材料的其他部分:
- 热接触是两种物质相互影响的温度。
- 热平衡是两种热接触物质不再传递热量的时候。
- 热膨胀当物质在获得热量时体积膨胀时发生。热收缩也存在。
- 传导是当热量流过加热的固体时。
- 对流是当加热的颗粒将热量传递到另一种物质时,例如在沸水中烹饪东西。
- 辐射是当热量通过电磁波传递时,
- 绝缘是指使用低导电材料防止传热。
热力学过程
当系统内存在某种能量变化时,系统经历热力学过程,通常与压力,体积,内部能量(即温度)或任何形式的热量t的变化相关转移。
有几种特定类型的热力学过程具有特殊性质:
- 绝热过程-一个没有传热进出系统的过程。
- 等热过程-体积不变的过程,在这种情况下系统不起作用。
- 等压过程-压力没有变化的过程。
- 等温过程-温度没有变化的过程。
物质状态
物质状态是对物质物质所表现的物理结构类型的描述,其属性描述物质如何结合在一起(或不结合't)。有五个重要状态,尽管我们通常只考虑前三个状态包含在我们对物质状态的思考中:
- gas
- liquid
- solid
- plasma
- superfluid(如Bose Einstein冷凝物)
许多物质可以在物质的气相,液相和固相之间转变,而已知只有少数稀有物质能够进入超流体状态。等离子体是一种独特的物质状态,如闪电96
- 冷凝-气体-液体
- 冷冻-液体-固体
- 熔化-固体-液体
- 升华-固体-气体
- 蒸发-液体或固体-气体
热容量
物体的热容量C是热量变化的比率(能量变化ΔQ,其中希腊符号DeltaΔ表示数量的变化)温度变化(ΔT)。
健康知识手抄报的内容
C=ΔQ/ΔT
物质的热容量表明物质容易升温。良好的热导体将具有低热容量,表明少量能量导致大的温度变化。一个好的绝热体会有很大的热容量,表明温度变化需要很多能量传递。
理想气体方程
有各种理想的气体方程与温度(T),压力(P)和体积(V)有关。热力学变化后的这些值由(T),(P)和(V)表示。对于给定量的物质n(以摩尔计),以下关系成立:
164>Boyle's定律(T 167>是常数):
PVPV
Charles/Gay Lussac定律(P是常数):
V/T(TT39;s定律(TT
理想气体定律::VPPP
PV/T=PV/T=nR
R是理想气体常数,R=8.3145 J/mol*K.因此,对于给定量的物质,nR是恒定的,这给出了理想的气体定律。
热力学定律
- Zeroeth热力学定律-两个系统各自处于热平衡状态,第三个系统彼此处于热平衡状态。
- **热力学定律-系统能量的变化是添加到系统的能量减去花在工作上的能量。
- 第二定律热力学-过程不可能将热量从较冷的物体转移到较热的物体。
- 热力学第三定律-不可能在有限的一系列操作中将任何系统减少到**零。这意味着无法创建高效的热能发动机。
第二定律和熵;熵
热力学第二定律可以重述为talk关于熵,它是系统中无序的定量测量。热量除以**温度的变化是过程的熵变。这样定义,第二条法律可以重申为:
在任何封闭系统中,系统的熵将保持不变或增加。
By"closed system"它意味着在计算系统熵时,每个部分过程都包含。
更多关于热力学
在某些方面,将热力学视为一门独特的物理学科是误导性的。热力学几乎涉及从星形物理学到生物物理学的每个物理领域,因为它们都以某种方式处理系统中的能量变化。如果系统无法在系统内使用能量来完成工作-热力学的核心-物理学家将无法研究。
这就是说,有些领域在研究其他现象时会使用热力学,而有许多领域主要关注所涉及的热力学情况。以下是热力学的一些子领域:
- Cryophysics/Cryogenics/Low Temperature Physics-低温情况下物理性质的研究,远低于地球上最寒冷地区的温度。这方面的一个例子是超流体的研究。
- 流体动力学/流体力学-流体物理性质的研究"流体,"在这种情况下特别定义为液体和气体。
- 高压物理-极高压力系统中的物理研究,通常与流体动力学有关。
- 气象/天气物理-天气物理,大气压力系统等。
- 等离子体物理学-等离子体状态下物质的研究。
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