PDF《热物理学概论》

图! ! !系统与边界 根据系统与外界相互作用中质量和能量交换情况% 热力系又可分为闭口系'

开 口系和孤立系&

闭口系* 与外界之间只有能量交换而无质量交换的系统&

物质不能透过其边 界% 系统质量保持恒定不变% 故闭口系统又叫做控制质量&

开口系* 与外界之间既有能量交换又有质量交换的系统&

物质可透过边界在 其与外界间流动&

系统内的能量和质量均可变化% 但这种变化的空间范围不变% 故,%,热物理学概论 开口系统又叫做控制容积% 或控制边界&

孤立系* 与外界之间既无能量交换又无质量交换的系统&

孤立系统的一切相 互作用都发生在系统内部&

以上是最常用的热力系分法&

当然根据系统的其他特点还可有一些别的 分法% 如根据物质种类划分的单元系与多元系- 根据物质聚集状态划分的单相 系与多相系等&

另外还有与外界无热交换的绝热系- 具有无限大热容量以致 吸入或放出有限的热量其温度不变的特殊系统) ) )热源或冷源- 以及由可压 缩物质构成的可压缩系统&

热力工程中最常用的工作物质! 简称工质 即是可 压缩流体&

系统既可以是某一个或几个物体% 也可以是物体的某一部分% 甚至只是由某些 边界围成的空间% 故热力学中系统的概念较物体的概念要宽泛得多&

正确选择热 力系是进行热力学分析的前提&

热力系选得好% 可使分析过程简单'

明了&

$ !平衡状态热力系在某一瞬间所呈现的宏观物理状况称为热力系的状态&

它可有各种不 同的表现形式% 其中具有特别重要意义的是所谓的平衡状态&

在没有外界影响的 条件下% 若系统的各部分在长时间内不再发生任何宏观上可观测的变化% 即称其进 入了平衡状态&

从本质上讲% 平衡状态是一些过程的结果&

设想系统内或系统与外界间有不 同温度的物体热接触% 则经验告诉我们% 必然有热自发地从高温物体传向低温物 体% 系统的状态不断变化% 最终达到一个温度均匀的状态&

可见温差驱动了热流% 直至温差消失% 系统建立起了热平衡同样% 如果系统内或系统与外界间有压力差 存在% 必将引起物体宏观上的位形变化% 系统状态不断变化直至力差消失而建立起 力平衡这里% 诸如温度'

压力等可统称为势&

不平衡势! 势差 是使系统状态发生 变化的驱动力&

对于有相变或化学反应的系统% 是化学势差引起相转变或化学组 成的变化&

总之% 对于一个状态可以自由变化的热力系% 如果系统内及系统与外界 之间的一切不平衡势都不存在% 则热力系的一切可见的宏观变化均将停止% 此时热 力系所处的状态即是平衡状态&

各种不平衡势的消失是系统建立起平衡状态的充要条件&

因而% 处于平衡状 , &

, 第-章!热力学的性质 态的单相热力系% 若重力场造成的差别可忽略% 应具有均匀一致的温度 !'

压力 等% 故可以用确定的!'

等........