热力学的定义与内容解释(热力学的定义与内容是什么)

抒情君 39

热力学基本概念

1.热力学研究的对象是什么?什么是热力学研究方法?热力学研究方法有什么特点?热力学的局限性是什么?

答:热力学研究的对象是大量分子(或粒子)构成的集合体,称为体系(或称系统、物系)。注意,少量分子的集合体或完全真空不能称(作)为热力学研究的体系。

热力学研究方法是一种演绎的方法,即运用经验所得的基本定律(即热力学三个基本定律),借助体系状态函数(热力学性质)的特性,通过严密的逻辑推理与计算,来判断由大量分子构成的体系的变化的方向与限度,得出的结论具有统计意义。

热力学研究方法的特点是:热力学研究的结论是绝对可靠的,它不考虑物质的微观结构和变化的机理,所以热力学是非常有用的理论工具,对生产实践和科学研究具有重要指导意义,我国著名物理化学家傅鹰先生曾指出:在量子力学震撼许多科学的时代,热力学的基础仍然稳如泰山。

热力学的局限性是:不能说明体系的变化和物质微粒结构之间的关系,即不能对体系变化的内在原因和细节做出说明,只能预示过程变化的可能性,但不能解决过程变化的现实性,也不能预言过程的时间性问题,使人感到知其然,而不知其所以然"。

2.状态性质、状态变量与状态函数的含义是不是一回事?什么是状态方程?

答:状态性质、状态变量与状态函数的含义本质上是一回事。状态性质是体系的属性,描述体系状态的宏观物理量称为状态性质或热力学性质;同一个体系中的各个状态性质之间是相互关联和制约的,描述一个体系的状态(即说明体系的某个状态性质),要选用几个状态性质来说明。我们把选来描述体系状态的状态性质称为状态变量或状态参量;按数学概念,选用来描述的状态性质的变量称为状态变量(自变量),被描述的状态性质称为状态函数,例如,描述理想气体状态性质V,选用状态性质n,T,p来描述,T,p称为状态变量,V称为状态函数,用V=V(n,T,p)的函数关系式来表示。由此可见,状态性质、状态变量与状态函数的含义本质上是一回事。由于状态性质之间可以互相描述,根据研究对象和方法可以轮换作为状态变量或状态函数,所以后来就都称为状态函数。

描述状态性质时,状态函数之间的定量关系方程式称为体系的状态方程,例如,理想气体的状态方程为

3.体系的物理量是否都是状态函数?体系的状态函数是否就是常用的T,V,p,U, H,S,G,F八个?

答:体系的物理量并不都是状态函数,例如,体系的物理量中的T,p,V,Q,W等,其中热Q、功W就不是状态函数。

体系的状态函数是很多的,并不是只有只有题中列出的八个,例如体系的质量W、物质的量n、密度ρ,还有状态函数的组合,如pV,TV,ST等等,都是状态函数,只是在热力学中我们主要讨论上述八个状态函数而已。

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