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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温度对热量、热能及热力学能的影响

已有 790 次阅读 2024-4-11 17:48 |系统分类:教学心得

       本文拟结合准静态过程假说,探究(系统)温度对热量、热能及热力学能的影响,供参考.

  1. 准静态过程假说相关原理

    准静态过程假说[1-3]从宏观角度将系统的热力学能U),划分为热能TS)、功能(-pV)及吉布斯能

G)三种彼此独立的能量存储形式;参见如下式(1)所示:

         U=TS+(-pV)+G          (1)

       对于元熵过程,准静态过程假说认为热力学能变(dU)由热量(δQ)、体势变(δWV)及有效功

(δW')三种彼此独立的能量传递形式构成;参见如下式(2)所示:

         dU=δQ+δWV+δW'        (2)

       准静态过程假说将式(2)中热量(δQ)、体势变(δWV)分别定义为:

       δQ=TdS                    (3)

       δWV=-pdV               (4)

       准静态过程假说认为有效功普遍存在于化学反应或相变之中,并不专指电功或表面功;恒温恒压下,化学

反应或相变的吉布斯能变(dG)即为有效功;仅当平衡确立后,化学反应或相变才失去提供有效功的潜力.

 2. 温度对热量、热能及热力学能的影响

  2.1 温度对热量的影响

       由式(3)可知,热量是热力学过程存在的一种能量传递形式;热力学过程不确定,单凭系统温度或系统

温度改变值(ΔT),热量数值不可能确定.

  2.2 温度对热能的影响

       通常情况下温度升高,物体的混乱度增大,熵(S)值增大,热能(TS)亦增大.

  2.3 温度对热力学能的影响

       由式(1)可知温度升高,热能增大;功能与吉布斯能的变化不确定,热力学能的变化亦不确定.

       由式(2)可知,单凭系统温度改变值(ΔT),元熵过程的热量、体势变及有效功的数值均无法确定,热

力学能变的数值亦不确定.

       需指出式(1)、(2)的数学本质相通[4].

 3. 结论

   ⑴通常情况下温度升高,物体的混乱度增大,熵(S)值增大,热能(TS)亦增大;

   ⑵热力学过程不确定,热量亦不确定;

   ⑶温度升高,功能与吉布斯能的变化不确定,热力学能变亦不确定.

  参考文献

[1]余高奇. 热力学第一定律研究. 科学网博客, 2021,8.

[2]余高奇. 热力学第二定律研究. 科学网博客, 2021,8.

[3]余高奇. 热力学过程的基本概述. 科学网博客,2023,1.

[4]余高奇. 热力学基本方程的积分形式. 科学网博客, 2024,1.

     



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