2022-2023学年高二物理竞赛课件：状态函数

1 状态函数 2 1. 状态函数 (state function) 描述体系的性质，其数值仅取决于体系所处的状态，而与体系的历史无关；它的变化值仅取决于体系的初始状态和终态，而与变化的途径无关。 具有这种特性的物理量称为状态函数。 3 2. 状态函数的特性 值变相等、异途同归、周而复始、数值还原： 对于定量且可以组成不变的均相体系，系统的状态确定了，其他任何热力学函数的值也必定有确定值。 与变化的途径过程无关。 微变循环积分为零。 状态函数在数学上具有全微分的性质。 4 由全微分定理可以演化出如下两个重要关系： 令： 则有： 说明微分次序不影响微分结果，上式称为尤勒尔规则。 从数学的隐函数F(x,y,z)=0，可得： 5 常用状态参量： 几何参量（长度、面积、体积、形变等）：V 力学参量（力、压强等）：P 化学参量（浓度、摩尔数、化学势等）：n 电磁参量（电场磁场强度、电极化强度、 磁化强度等）：E 5 对系统平衡状态的描述需要用几个宏观量做自变量，这些自变量称状态参量 6 二、物态方程 1. 物态方程 ：对于简单的热力学系统，温度态函数和状态参量之间的函数关系称为物态方程。 气体、液体和各向同性固体等简单系统的物态方程一般形式为： f (P,V,T) = 0 7 8 几个与物态方程有关的物理量： 1. 体胀系数 ： 物理意义：在压强保持不变的条件下，温度升高1 K 所引起的物体体积变化的百分率。 9 2. 压强系数: 物理意义：在体积保持不变的条件下，温度升高1 K 所引起的物体压强变化的百分率。 10 3. 等温压缩系数: 物理意义：在温度保持不变的条件下，增加单位压强所引起的物体体积变化的百分率。 注意：温度不变时，体积随压强的增大减小，kT为正值。 11 这几个物理量之间满足： 由于P、T、V三个变量之间存在函数关系，其偏导数之间将存在下述关系 = T  p 作业 = （1.3.2） = V (1.3.3) T = - T (1.3.4) ( = -1 (1.3.5) = T P (1.3.6) P2’=P1 (1.3.8) P2’V1=P2V2 (1.3.9) (1.3.10) R= =8.3145J.mol-1.k-1 (P+ )(V-nb)=nRT(1.3.12) $