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热力学
概览
热力学是研究热现象中能量转换规律与物质宏观性质的物理学分支。它以四大定律为基础，不依赖物质的微观结构，仅通过宏观可测量描述热力学系统的平衡态与过程。热力学是工程、化学、生物等众多领域的理论基础，也是统计物理的宏观对应。
学科框架
- 热力学基本概念：系统、状态参量、平衡态、过程
- 第零定律与温度：热平衡的传递性，温标
- 第一定律：能量守恒，内能、焓
- 第二定律：过程的方向性，熵、卡诺定理
- 第三定律：绝对零度不可达，能斯特定理
- 热力学函数：内能、焓、自由能、吉布斯函数
- 热力学过程：等温、等压、绝热、多方过程
- 相平衡与化学势：相律、克拉珀龙方程
核心概念
- 内能：系统内所有微观粒子能量的总和
- 熵：描述系统无序度的态函数，第二定律的核心
- 焓：$H = U + pV$，等压过程热效应的度量
- 自由能：$F = U - TS$，等温等容过程的判据
- 卡诺循环：理想可逆热机的效率上限
与高中物理的衔接
- 00-热学总览：高中阶段介绍了热力学第一定律（能量守恒）、第二定律（过程方向性）以及理想气体状态方程
大学热力学在高中基础上引入了熵的严格定义、热力学势函数与普遍的平衡判据，并将讨论推广到任意物质系统。
与其他学科的关联
参考笔记
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