热力学公式

时间:2025-02-15 02:14:21 单机游戏

热力学公式是描述热力学系统能量转换和传递规律的数学表达式,主要包括以下几类:

热力学第零定律

如果两个热力学系统中的每一个都与第三个热力学系统处于热平衡状态,那么这两个系统也必定处于热平衡。这一定律实质上说明了热平衡的传递性。

热力学第一定律

热量可以从一个物体传递到另一个物体,也可以与机械能或其他能量互相转换,但是在转换过程中,能量的总值保持不变。其数学表达式为:

$$

Q = ΔU + W

$$

其中,$Q$ 是系统吸收或放出的热量,$ΔU$ 是系统内部能量的变化,$W$ 是系统对外做的功。

热力学第二定律

不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其他影响,或不可能从单一热源取热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响,或不可逆热力过程中熵的微增量总是大于零。又称“熵增定律”,表明了在自然过程中,一个孤立系统的总混乱度(即“熵”)不会减小。

热力学第三定律

系统在绝对零度(即摄氏零下273.15度)时,它的熵趋于一个常数,不能再进一步降低。这个常数称为绝对零度态熵值。数学表达式为:

$$

lim S(T) = S(0)

$$

其中,$lim$ 表示温度趋近于绝对零度时,$S(T)$ 表示系统的熵,$S(0)$ 表示系统在绝对零度时的熵。

其他常用公式

状态方程

$$

PV = nRT

$$

其中,$P$ 表示压强,$V$ 表示体积,$n$ 表示物质的量,$R$ 表示理想气体常数,$T$ 表示温度。

焓变

$$

H = q_p

$$

其中,$H$ 表示焓变,$q_p$ 表示等压过程中系统吸收或释放的热量。

熵变

$$

S = \frac{q_{rev}}{T}

$$

其中,$S$ 表示熵变,$q_{rev}$ 表示系统在等温过程中可逆过程中吸收或释放的热量,$T$ 表示温度。

热力学第一定律(另一种形式)

$$

ΔU = Q - W

$$

其中,$ΔU$ 表示系统内能变化,$Q$ 表示系统所吸收的热量,$W$ 表示系统所做的功。

这些公式构成了热力学的基本框架,帮助我们理解和分析热力学系统的行为和能量转换过程。