热力学与统计物理—第二章.ppt

第二章 均匀物质的热力学性质
1. 麦克斯韦关系及应用

2. 热辐射的热力学理论
3. 磁介质热力学

§2.1 麦克斯韦关系
热力学基本微分方程:

dU ? T dS ? ?Yi dyi
i

四个全微分(简单系统):
dU ? TdS ? pdV

H ? U ? pV

dH ? TdS ? Vdp dF ? ?SdT ? pdV

?2 y ?2 y ? ?x1?x2 ?x2?x1

麦克斯韦关系

F ? U ? TS

G ? U ? pV ? TS dG ? ?SdT ? Vdp

? ?T ? ? ?p ? ? ? ? ? ? ? ? ?V ? S ? ?S ?V dU ? TdS ? pdV S H p G dG ? ? SdT ? Vdp ? ?S ? ? ?V ? ? ? ? ? ? ?T ? ? p ? ?p ? ?T ( ?) T U V F ? ?S ? ? ?p ? ? ? ?? ? ? ?V ?T ? ?T ?V dF ? ? pdV ? SdT

? ?T ? ? ?V ? ? ? ?? ? ? p ? S ?p ? ?S ? dH ? TdS ? Vdp

§2.2 麦氏关系的简单应用
一、以T, V为状态参量
? ?U ? ? ?p ? ? ? ? T? ? ? p ? ?V ?T ? ?T ?V ? ?U ? ? ?S ? CV ? ? ? T ? ? ? ? T ? T ? ?V ? ?V

能态方程

CV ? ?p ? dS ? dT ? ? ? dV T ? ?T ?V

? ? ?p ? ? dU ? CV dT ? ?T ? ? ? p ? dV ? ? ?T ?V ?

二 、以T, p为状态参量

?V ?S ?S?? ?? ?C p ? dS S? ?? dT dT ?? ? ? ?? d d p p ? T T ?p ?p??p ?? ?? ?T T
? ? ?V ? ? dH ? C p dT ? ?V ? T ? ? ? dp ? ?T ? p ? ? ? ?
? ?H ? ? ?V ? ? ? ? V ? T ? ? ? ?p ? ? T ? ?p ? ?T

? ?S ? Cp ? T ? ? ? ?T ? p

? ?S ? ? ?V ? ? ? ?p ? ? ? ?? ?T ? ? ?p ? ?T

焓态方程

例:求1 mol 理想气体的焓 、熵

§2.3 磁介质的热力学
一、磁介质的热力学基本方程 磁介质的磁化功

dW = ?0V H dM = ?0 H dm
dU ? TdS ? ?0H dm

磁介质的热力学基本方程 (忽略体积变化)
简单系统的热力学基本方程

dU ? TdS ? pdV
U V m
F T

S
H

??0pH

G

一、磁介质的热力学基本方程

dU ? TdS ? ?0H dm
?S ?m ( )T ? ?0 ( ) H ?H ?T

dG ? ?SdT ? ?0md H
CV ? ?p ? dS ? dT ? ? ? dV T ? ?T ?V

Cm ? ?H ? dS ? dT ? ?0 ? ? dm T ? ?T ?m
CH ? ?m ? dS ? dT ? ?0 ? ? d H T ? ?T ?H

CP ? ?V ? dS ? dT ? ? ? dp T ? ?T ? p
? ?S ? CH ? T ? ? ? T ? ?H

磁场不变时磁介质的热容量

二、绝热制冷 1 绝热膨胀制冷

? ?V ? dS ? dT ? ? ? dp T ? ?T ?p
可逆绝热过程

Cp

dS ? 0

? ?T ? T ? ?V ? TV ? ??0 ? ? ? ? ? ? ?p ? S C p ? ?T ? p C p
体胀系数

??

1 ? ?V ? ? ? ?0 V ? ?T ? p

在绝热条件下,温度随压强的减小而降低, 温度越低制冷效果越差。

二、绝热制冷

2 绝热去磁制冷
CH ? ?m ? dS ? dT ? ?0 ? ? d H T ? ?T ?H
可逆绝热过程

dS ? 0
CV m? H T

CV ? ?T ? ?0 H > 0 ? ?? ? ?H ?S CH T

居里定律:

在绝热条件下,减小磁场,磁介质的温度将下降 温度越低,制冷效果越好

三、磁致伸缩效应与压磁效应
计入磁介质体积的变化

dW = ?0 H dm ? pdV
dU ? TdS ? ?0H dm ? pdV
dG ? ?SdT ? Vdp ??0 md H

磁介质的热力学基本方程

G ? U ? TS ? pV ??0 H m

dG ?
?V ?m ( )T , p ? ? ?0 ( )T ,H ?H ?p
磁致伸缩 压磁效应

?G ?G ?G dT ? dp ? dH ?T ?p ?H

? ?G ? ? ?G ? V ?? , ? ? m ? 0 ? ? ? ? p ? H ? ?T , p ? ?T ,H

§2.4 热辐射的热力学理论
一、有关热辐射的概念
1. 热辐射:

0

波长 ( ?m )

1.0

1.75

头部热辐射像

一、有关热辐射的概念
1. 热辐射: 2. 平衡辐射:
在辐射和吸收的能量达到平衡时, 热辐射的性质只取决于温度。

温度

物体热辐射 平衡热辐射

材料性质

3. 辐射能量密度u:
辐射场中单位体积中的能量称为辐射能量密度。 U= u V u=u(T) 平衡热辐射

3. 辐射能量密度u:

U= u (T)V

4. 辐射通量密度:
单位时间内通过单位面积,向 一侧辐射的总辐射能量。

1 Ju ? cu 4

dA

5. 辐射压强:
1 p? u 3

cdt

U= u ( T )V

1 p? u 3

二 . 热辐射的热力学性质
1. 内能U :

U ? u (T )V ? ? T 4V
(能态方程)

? ?U ? ? ?p ? ? T ? ? ? ? ?p ? ?V ?T ? ?T ?V

1 du 1 T ? u u? 3 dT 3

du dT ?4 u T

2. 辐射场的熵 S :

dU ? T dS ? pdV

dS ?

dU ? pdV T

1. 内能U :

U ? u (T )V ? ? T 4V

2. 辐射场的熵 S :
dS ? dU ? pdV T

4? ? d(VT 3 ) 3 4 S ? ?VT 3 ? S 0 3

3.物态方程 :

1 1 p ? u (T ) ? ? T 4 3 3

1 c J u ? cu ? ? T 4 ? ? T 4 4 4

Ju ? ? T 4

斯特藩—玻耳兹曼定律

三 . 红外技术及应用
红外探测

红外通信


相关文档

热力学与统计物理第二章
热力学与统计物理—第二章
热力学与统计物理第二章知识总结
热力学与统计物理答案第二章
热力学与统计物理学2.ppt
热力学与统计物理第2章
热力学与统计物理习题 统计物理部分 第2章
热力学与统计物理习题 热力学部分 第2章
热力学与统计物理第2章答案
热力学与统计物理学.ppt
电脑版