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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热力学能的结构

已有 13422 次阅读 2021-4-17 16:58 |系统分类:教学心得

       热力学能也称内能,通常是指系统内部所含的总能量。

       热力学能是系统的热力学属性(状态函数), 单位为kJ·mol-1,由于系统内部质点间相互作用复杂,热力学能的绝对值不可知。

       热力学体系一直存在多个具有“kJ·mol-1”能量单位的意义不明确的物理量,诸如:焓(H)、Gibbs函数(G)、亥姆霍兹函数(A)等。能否建立一个热力学能结构体系,将热力学出现的具有能量量纲的物理量有机联系在一起?

      1. 热力学能(U

       令:(1)

       式(1)中,"TS"称热能;"-pV"称功能;"G"为Gibbs能。式(1)表明系统的热力学能是由热能、功能及Gibbs能共同构成,热能、功能及Gibbs能均是系统热力学能的组成部分,也可称为热力学“衍生能”。

      2. 焓(H)

      令:(2)

       式(2)显示焓是由热能及Gibbs能构成,它是热力学能的一部分。

     3. 亥姆霍兹能(A

      令:(3)

      式(3)显示亥姆霍兹能是由功能与Gibbs能共同构成,它同样也是热力学能的一部分。

     4. 余能(Y

     令:(4)

      式(4)显示余能是由热能与功能共同构成,余能也是热力学能的一部分。

     由上可知焓(H)、亥姆霍兹能(A)及余能(Y)同样都是热力学衍生能,其中余能(Y)是一种新形式的热力学衍生能,对系统与环境间能量传递形式的研究具有一定意义。

     热力学研究的是由大量微观粒子构成的宏观体系的热力学属性,往往并不关注其微观结构。将热力学能从宏观角度划分为若干部分,一方面有助于加深对热力学能的理解,另一方面也不影响其宏观热力学属性的研究。



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