5.3　熱力學基本公式

5.3.1　熱力學第一定律

熱力學第一定律是能量轉換與守恒定律在熱力學上的應用和描述。它確立了熱能與其他能量形式（如各種機械能、電能、化學能等）在相互轉換和傳遞時能量的總量始終保持守恒的數(shù)量關系。熱力學第一定律的一般表達式為

∑E_i-∑ΔE_out=ΔE

式中　　 ∑E_i——輸入系統(tǒng)的各種能量的總和；

　∑ΔE_out——輸出系統(tǒng)的各種能量的總和；

　ΔE——系統(tǒng)存儲總能量的增加，增加項ΔE包括內能U，系統(tǒng)宏觀動能和宏觀位能（mgz）各項增量的總和，即

上式各項能量均為絕對值，并規(guī)定，系統(tǒng)對外界做功和外界對系統(tǒng)加熱均定為正號。

5.3.2　熱力學第二定律

（1）熱力學第二定律的表述（表1-5-40）

（2）卡諾循環(huán)

由兩個可逆等溫過程和兩個可逆絕熱過程組成的循環(huán)稱為卡諾（Carnot）循環(huán)（見圖1-5-1）。

卡諾循環(huán)的熱效率（又稱為卡諾因子）為

η_c=1-T₂/T₁

逆卡諾循環(huán)的制冷系數(shù)為

ε_c=T₂/（T₁-T₂）

逆卡諾循環(huán)的供熱系數(shù)為

ε'_c=T₁/（T₁-T₂）

5.3.3　狀態(tài)方程

5.3.4　熱力學基本方程和麥克斯韋（Maxwell）關系式

對于簡單的可壓縮均勻氣體系統(tǒng)，在經歷可逆過程時，其熱力參數(shù)間的關系，可由熱力學第一定律和第二定律推導得出

du=Tds-pdv

dh=Tds+vdp

da=-sdT-pdv

dg=-sdT+vdp

麥克斯韋關系式為

利用這些關系式可以導出用可測參數(shù)表示的h、s和u的熱力學微分方程，見表1-5-42。

5.3.5　比熱容

5.3.6　熱力過程基本方程