温度是热力状态学函数,状态函数的变化值只取决于系统的始态和终态,与中间变化过程无关。
玻义耳定律(Boyle's law,有时又称 Mariotte's Law或波马定律,由玻意耳和马里奥特在互不知情的情况下,间隔不久,先后发现):在定量定温下,理想气体的体积与气体的压强成反比。即
是由英国化学家波义耳(Boyle),在1662年根据实验结果提出:“在密闭容器中的定量气体,在恒温下,气体的压强和体积成反比关系。”称之为玻意耳定律。这是人类历史上第一个被发现的“定律”。
卡诺循环包括四个步骤:
等温吸热,在这个过程中系统从高温热源中吸收热量;
绝热膨胀,在这个过程中系统对环境作功,温度降低;
等温放热,在这个过程中系统向环境中放出热量,体积压缩;
绝热压缩,系统恢复原来状态,在等温压缩和绝热压缩过程中系统对环境作负功。
卡诺循环可以想象为是工作于两个恒温热源之间的准静态过程,其高温热源的温度为T1,低温热源的温度为T2。这一概念是1824年N.L.S.卡诺在对热机的最大可能效率问题作理论研究时提出的。卡诺假设工作物质只与两个恒温热源交换热量,没有散热、漏气、摩擦等损耗。为使过程是准静态过程,工作物质从高温热源吸热应是无温度差的等温膨胀过程,同样,向低温热源放热应是等温压缩过程。因限制只与两热源交换热量,脱离热源后只能是绝热过程。作卡诺循环的热机叫做卡诺热机。
在热力学函数中,U(内能)、H(焓)、G(吉布斯函数)、F(自由能)具有能量的量纲,单位都为焦耳,这四个量通常称为热力学势。
内能U 有时也用E表示;亥姆霍兹自由能A = U − TS 也常用F表示;焓 H = U PV;吉布斯自由能 G = U PV − TS(其中,T =温度, S =熵, P =压强, V =体积)
分别选取T,S,P,V中的两个为自变量,它们的微分表达式为:
dU = TdS - PdV;dF =-SdT - PdV;dH = TdS VdP;dG = -SdT VdP
通过对以上微分表达式求偏导(偏导数),可以得到T,S,P,V四个变量的偏导数间的“麦氏关系”。