余高奇博客分享 http://blog.sciencenet.cn/u/yugaoqi666 经典热力学也称平衡态热力学,研究系统由一个热力学平衡态变化至另一个热力学平衡态的准静态过程的自发性; 它是真实热力学过程发生的必要条件。

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恒温恒压条件下的热力学基本方程

已有 939 次阅读 2024-3-6 22:53 |系统分类:教学心得

       本文拟结合准静态过程假说[1-2],探究恒温恒压条件下的热力学基本方程,供参考.

  1. 热力学基本方程

      准静态过程假说的热力学基本方程,参见如下式(1)、(2)、(3)及(4)所示:

      dU=TdS-pdVW'                (1)

      dH=TdS+VdpW'               (2)

      dG=-SdT+VdpW'              (3)

      dA=-SdT-pdVW'               (4)

    2. 热力学基本方程的推演

      2.1 恒温恒压

       恒温(dT=0)、恒压(dp=0)条件下,式(2)、(3)及(4)分别可化简为:

       dH=TdSW'              (5)

       dGW'                         (6)

       dA=-pdVW'             (7)

       将式(6)分别代入式(1)、(5)及(7)可得:

        dU=TdS-pdV+dG                (8)

        dH=TdS+dG                        (9)

        dA=-pdV+dG                      (10)

       恒温(dT=0)、恒压(dp=0)条件下,式(8)、(9)及(10)分别积分可得:

        ΔU=T·ΔS-p·ΔVG                            (11) 

        ΔH=T·ΔSG                                     (12)

        ΔA=-p·ΔVG                                    (13)

        由式(11)可得[3]U=TS-pV+G         (14)

        式(14)显示:从宏观角度,可将热力学能(U)划分为热能(TS)、功能(-pV)及吉布斯能(G)三

部分.

        另式(12)、(13)为恒温(或恒压)条件下的恒等式.

        由上可知:准静态过程假说的热力学基本方程可以较好地实现理论自洽.

  3. 结论

      恒温恒压下的热力学基本方程可表示为:dU=TdS-pdV+dG  ,dH=TdS+dG ,dGW' 及

dA=-pdV+dG ;准静态过程假说的热力学基本方程可以较好地实现理论自洽.

参考文献

[1]余高奇. 热力学过程的基本概述. 科学网博客,http://blog.sciencenet.cn/u/yugaoqi666 .2023,1

[2]余高奇.热力学第一定律研究.科学网博客, http://blog.sciencenet.cn/u/yugaoqi666 .2021,8

[3]余高奇. 热力学基本方程的积分形式. 科学网博客, http://blog.sciencenet.cn/u/yugaoqi666 .2024,1.



https://m.sciencenet.cn/blog-3474471-1424340.html

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