2.2 热力学 2.2.1 内能 功 热量 内能 热力学系统内所有分子热运动的能量（分子的平动、转动与振动的能量）和分子间相互作用的势能。不包括系统整体的机械能。 内能是状态量 理想气体的内能是温度的单值函数
功 有规则运动与无规则运动（热运动）之间的能量转换，与宏观位移相联系。 S p dl
系统所做的功等于 p-V 图上过程曲线下的面积。 1 2 P V 1 2
p V 1 2 I II p V 1 2 注意：功是过程量
热量 系统与外界之间热运动能量的传递，通过分子碰撞来实现，与温差相联系。 系统从外界吸收的热量用 Q 表示，单位为 J . Q 是过程量
2.2.2 热力学第一定律 对于微小过程， 注意： * 系统吸热 Q > 0 ，系统放热 Q < 0 。 2.2.2 热力学第一定律 对于微小过程， 注意： * 系统吸热 Q > 0 ，系统放热 Q < 0 。 * 系统对外界作功 A > 0 ，外界对系统作功 A < 0 。
2.2.3 热力学第一定律的应用 （1）等容过程 V = const. Q p V V0
系统对外界不做功 系统吸收的热量全部用来增加系统的内能
（2）等压过程 p Q P = const. p V V1 V2 p0
等压过程中系统吸收热量的一部分增加系统的内能，一部分用于对外界做功
（3）等温过程 p Q Q = A T = const. V1 V2 p V
等温过程系统内能不变 系统对外界所做的功 吸收的热量
在绝热过程中，系统对外界所做的功等于系统内能增量的负值。 p （4）绝热过程 绝热过程中系统与外界没有热量的交换 在绝热过程中，系统对外界所做的功等于系统内能增量的负值。
P V 绝热 等温 绝热线陡些 绝热过程方程：
2.2.4 气体摩尔热容
对于理想气体， 单原子分子（如 He） 双原子分子（如 H2） 多原子分子（如 CO2） CV CP
2.2.5 循环过程和卡诺循环 p V 在一个循环过程中，系统对外界所做的净功等于 P-V 图上循环曲线所包围的面积。 B A b a pB 2.2.5 循环过程和卡诺循环 p V B A b a pB VB pA VA 在一个循环过程中，系统对外界所做的净功等于 P-V 图上循环曲线所包围的面积。
顺时针：正循环 热循环 V p 逆时针：逆循环 致冷循环
热机效率
卡诺循环的效率 只需要两个热源 * 卡诺循环的效率仅由 T1 、T2 决定 * 效率小于 1 * 提高效率的途径：升高 T1 ，降低 T2
2.2.6 热力学第二定律 开尔文表述 不可能从单一热源吸取热量使之完全变为有用功而不产生其他影响。 * 并不意味着热不能完全转变为功
克劳修斯表述 热量不能自动地从低温物体传到高温物体 * 并不意味着热量不能从低温物体传到高温物体 “自动” 即热量从低温物体传到高温物体不能自发进行，不产生其它影响。 高温 自动 低温 非自动 高温 （外界做功）
2.2.7 可逆过程与不可逆过程 设在某一过程 L 中，系统从状态 A 变化到状态B 。如果能使系统从状态 B 逆向回复到初状态 A ，而同时外界也恢复原状，过程 L 就称为可逆过程。 如果系统不能回复到原状态 A ，或者虽然能回复到初态 A ，但外界不能恢复原状，那么过程 L 称为不可逆过程。
气体自由膨胀过程的不可逆性 F
一切与热现象有关的宏观实际过程都是不可逆的，其自发进行具有单向性。
2.2.8 熵 热力学第二定律的统计意义 孤立系统中，自发进行的过程是不可逆的，总是沿着系统热力学概率（无序性）增加的方向进行，也就是由包含微观态数目小的宏观态向包含微观态多的宏观态的方向进行。
孤立系统中自然发生的热力学过程总是向着熵增加的方向进行。 熵是系统无序性的量度 玻耳兹曼熵公式 熵增加原理 孤立系统中自然发生的热力学过程总是向着熵增加的方向进行。