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言归正传
我们要学习的热力学
究竟能够解决哪些问题呢
如果从工程的观点来看的话
我们所需要解决的问题
无在乎三个
第一 对于给定的边界条件
和内部约束条件的热力学过程
系统的性质将会发生何种变化
比如说在等温等压下
氧气和氢气
在燃烧条件下生成水
这个简单的过程描述中
就给出的边界条件等温等压
内部约束条件燃烧
其反应可以发生
而生成多少水
就是我们热力学平衡所决定的
这是一个简单的化学平衡问题
同样的复杂反应
比如说微生物的代谢网络
也涉及这样的问题
只不过是条件
限制因素更多而已
我们要解决的第二个问题是
如果我们需要系统的性质
发生特定的变化
那么我们必须给系统边界
施加何种条件
这是第一个命题的拟命题
比如说我们现在要制造一个
超级电容器用于能量储存
我们总是希望
电量储存越大越好
在这种条件下
我们需要新材料
比如说我们碳材料
这些材料应该具备哪些性能呢
这个材料的界面性质
就相当于储能系统的边界条件
我们可以通过材料性质的调控
比如说更高的比表面积
表面电荷性能等
来实现高电量的存储
而最后一个问题
如果对于实现
系统希望达到某种变换
有多个途径均可以实现
那么这些途径或者说这些过程
在资源消耗方面
存在哪些差异呢
在实际的工程中
我们一定是尽可能的
用少量的资源消耗
来实现特定目标
这不仅仅体现的是经济性
更为重要的是
在现在资源 环境
能源等方面的限制
使我们不得不使过程更为高效
不能够过度消耗
我们得为后代子孙来造福
对于前两个问题
我们手中的利器就是
热力学第一定律
即系统的能量变化
等于系统与环境的热交换
加上系统与环境的功相互作用
在这里需要强调的是
我们所关心的系统的变化
会抽象于施加在系统边界上
所有作用之和
也就是说
热和功均是通过
作用在系统边界上来实现的
这些相互作用通过边界
对我们所关心的系统产生影响
从而引起系统能量的发生变化
在这里系统 边界 能量 热等等
一系列抽象的定义
我们会到后面予以的详细的介绍
对于第三个问题
从众多可能过程中
选择最经济最有效的过程
我们就需要
热力学第二定律这个利器了
这里我们会有熵
这个重要的物理概念
通过可逆过程的构建
给出热力学过程的极限
这里面最直接最著名的
就是热机问题
热转化成功是有极限的
-前言1-本MOOC课程简介
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-前言2-课程内容
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-前言3-热力学所解决的问题
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-前言4-热力学问题研究方法
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-前言5-假设的研究方法
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-前言6-课程目标、教材和致谢
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-A. 热力学历史
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-本章内容概述
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-系统、环境与边界
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-测量
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-系统的状态
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-热力学第一基本假设
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-热力学第二基本假设
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-热力学过程
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-符号与单位
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-功
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-绝热功
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-热力学第三基本假设与能量
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-热
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-热力学第四基本假设与总结
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-Homework 1--作业
-理想气体及其基本性质
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-封闭系统热力学第一定律
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-封闭系统热力学第一定律应用案例
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-开放系统热力学第一定律
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-开放系统热力学第一定律案例分析
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-2.热力学第一定律--Homework 2
-本章内容概述
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-热力学第二定律的引出——第三基本假设
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-热机和兰金热机
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-可逆性
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-可逆热机和热力学温度
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-克劳修斯定理
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-熵
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-热力学基本关系式
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-流动系统的可逆功
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-热力学第二定律
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-小结
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-Homework3
--公告
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-Homework3--作业
-本章内容概述
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-吉布斯坐标下的热力学基本关系式
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-热力学基本关系式的图形表示
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-欧拉定理
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-热力学基本关系式的积分形式
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-题外话
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-勒让德变换
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-任意坐标下的热力学基本关系式
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-吉布斯自由能的二阶偏导
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-获取不可测量性质
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-非简单系统热力学基本关系式
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-平衡态的定义
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-极值定理
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-平衡态-熵表达式
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-平衡态-能量表达式
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-平衡态-其余表达式
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-膜分离平衡
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-本章内容概述
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-系统的亚稳态
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-系统稳定性的数学表达形式
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-系统的稳定性判据
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-系统稳定性判据的应用
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-系统的临界点
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-平衡/稳定/临界状态的实际应用
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-化学反应平衡的实际应用
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-相平衡的实际应用
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-伴有反应相平衡的实际应用
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-小结
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-考题
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-考题--作业
