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概念

基本概念

弛豫时间: 系统由其初始状态达到平衡状态所经历的时间。

平衡态: 系统的各种宏观性质长时间内不发生变化，这样的状态成为热力学平衡态。

  • 开系: 与外界既有物质交换，又有能量交换的系统
  • 闭系: 与外界没有物质交换，但有能量交换的系统
  • 孤立系: 与其他物体既没有物质交换又没有能量交换的系统

热力学温标: 不依赖于任何具体物质特性的温标。

热力学定律

热平衡定律(热力学第零定律)

如果 $A$ 和 $B$ 同时与 $C$ 达到热平衡，则 $A$ 和 $B$ 也处于热平衡。

第一章

概念

  • 孤立系: 与其他物体既没有物质交换也没有能量交换的系统。
  • 闭系: 与外界没有物质交换，但有能量交换的系统
  • 开系: 与外界既有物质交换，又有能量交换的系统

热力学平衡态: 系统的各种宏观性质在长时间内不发生任何变化。

弛豫时间: 系统由其初始状态达到平衡状态所经历的时间称为弛豫时间。

热平衡定律 (热力学第零定律): 如果物体 A 和 物体 B 各自与处在同一状态的物体 C 达到热平衡，若令 A 与 B 进行接触，它们也将处在热平衡。

热力学温标: 不依赖于任何具体物质特性的温标。

第二章

四个热力学函数

$$ \begin{aligned} H =& U + pV\ F =& U - TS\ G =& U - TS + pV \end{aligned} $$

微分形式:

$$U = TdS - pdV$$

$$F = -SdT - pdV$$

$$H = TdS + Vdp$$

$$G = -SdT + Vdp$$

$$H=G-T\frac{\partial G}{\partial T}$$

$$U=F-T\frac{\partial F}{\partial T} =G-T\frac{\partial G}{\partial T}-p\frac{\partial G}{\partial p}$$

第三章

稳定平衡条件

在等温等容的条件下，自由能 $F$ 永不增加。在稳定状态下 $F$ 为极小(即 $\delta F =0, \delta^2F\geqslant 0$)

在等温等压的条件下，吉布斯函数 $G$ 永不增加。在稳定状态下 $G$ 为极小(即 $\delta G =0, \delta^2G\geqslant 0$)

稳定性条件要求: $C_V>0, (\cfrac{\partial p}{\partial V})_T< 0$

化学势

化学式 $\mu = (\cfrac{\partial G}{\partial n})_{T,p}$，即在温度压强不变的情况下，增加 1mol 物质后吉布斯函数的变化值。

第一章

电场与电势

$$ k = \frac{1}{4\pi\varepsilon_0} = \frac{\mu_0}{4\pi} $$

$$ F_{12} = k \frac{q_1q_2}{r^2}\overrightharpoon{e_{12}} $$

$$ E = \frac{F}{q_0} $$

$$ \overrightharpoon{E} = - \nabla U $$

$$ U = \int_P^\infty\overrightharpoon{E}\cdot\overrightharpoon{dl} $$