
reli zhuangtai canshu
热力状态参数
parameters of thermodynamic state
描写的物理量,简称状态参数。中常用的状态参数有压力比容温度、内能、、、亥姆霍兹函数和吉布斯函数等。
压力 单位面积上承受的垂直作用力,以符号表示。通常处于大气环境中,因此仪表指示的并非气体的真实压力而是它与大气压力[pamb]的差值。气体的真实压力称为绝对压力。当绝对压力高于大气压力时,压力测量仪表所指示的是绝对压力超出大气压力的部分,称为表压力():=-[pamb]当气体的绝对压力低于大气压力时,真空计所指示的是绝对压力低于大气压力的部分,称为真空度():=[pamb]-。在国际单位制中,压力的单位是帕〔Pa〕。
比容 单位质量物质所占有的容积。若 质量的物质占有V 容积,则比容为:=V/。比容的倒数称为密度[p],是单位容积的物质所具有的质量,即[p]=/V=1/。
温度 表示物体的冷热程度。热力学中的温度是衡量一个是否与其他热力系统处于热平衡的标志,一切处于热平衡的系统都具有相同的温度。对于气体,温度是大量气体分子平均移动动能的量度,即
[0660-01]式中为分子的质量;为分子平移均方根速度;为玻耳兹曼常数;T 为热力学温度。
温度的数值表示法,称为温度标尺或“温标”。在国际单位制中采用热力学温标,也就是采用开尔文温标或绝对温标,用符号T表示,单位是K。规定水的三相点(冰、水、汽三相平衡共存时的状态)为273.16K,每1K的间隔为水的三相点热力学温度的1/273.16。此外,常用的还有摄氏温标和华氏温标。摄氏温标符号为,定义为
(℃)=T(K)-273.15
摄氏温标的单位是摄氏度,符号℃,其每度间隔与热力学温标的相同。华氏温标 则将水在 1标准大气压(101325帕)时的冰点和汽点分别定为32度和212度,中间为180分度,单位是[660-04],它与摄氏温标之间的换算关系为
[0660-02]用华氏温标表示的热力学温标称为兰金温标 (Rankine scale)或称热力学华氏温标,也用符号T 表示,单位是[660-05],它们之间的换算关系为
T([660-05])=([660-04])+459.67
内能 从微观看,内能是指组成热力系统的大量粒子本身所具有的能量,包括分子的动能、位能、化学能和原子的核能等。在发生物理变化时,物质的分子和原子内部结构都不发生变化,化学能与原子的核能可以不必考虑。这时可以用、、T 中的任意两个状态参数来确定它的状态。对于,内能只与温度有关。单位质量的内能称为比内能。内能和比内能分别用符号U 、表示。
焓 焓的定义式为
H=U +V焓的单位为焦耳(J)。单位物质的焓称为比焓,它表示为
=+比焓的单位为焦每千克(J/kg)。
熵 熵的微分定义式为
[0660-03]它表示系统的熵增等于在可逆过程中该系统与外界交换的热量Q同系统的热力学温度T的比值。式中S为热力系统的熵 (J/K),它是由导出的状态参数。单位质量的熵称为比熵,单位为焦每千克开J/(kg?K),它表示为熵除以质量,即=S/。
亥姆霍兹函数 又称亥姆霍兹自由能或定温-定容位,定义式为:F=U-TS。单位质量的亥姆霍兹函数定义为:=-T。是定温-定容条件下,可利用热力系统F(或)值的变化来判断过程自发进行的方向和限度。
吉布斯函数 又称吉布斯自由能或定温-定压位,定义式为:G=H-TS。单位质量的吉布斯函数定义为:=-T。在定温-定压条件下,可利用热力系统G(或)值的变化来判断过程自发进行的方向和限度。
任泽霈
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