大学物理 热力学基础详解课件.ppt

;热力学方法研究系统在状态变化过程中热 与功的转换关系（热力学第一定律）和条 件（热力学第二定律）;一、内能 E（焦耳J）;系统内能改变的两种方式: 做功 热传递;二、准静态过程;准静态过程;;;; P-V图上一个点 A 或 B 表示一个平衡态；一条曲线表示一个准静态过程，或平衡过程。; (A) 是平衡过程，它能用p─V 图上的一条曲线表示． (B) 不是平衡过程，但它能用 p─V图上的一条曲线表示． (C) 不是平衡过程，它不能用 p─V图上的一条曲线表示． (D) 是平衡过程，但它不能用 p─V图上的一条曲线表示． ;;当气体进行准静态膨胀时，气体对外界作的元功为：; 功的大小等于P～V 图上过程曲线P=P(V)下的面积。;公式适用条件: (1)准静态过程 (2)外界压力保持恒定情况下的非准静态过程,此时P应理解为外界压强。; 如果气体的膨胀过程为a─1─b，则气体对外做功W＝________； (2) 如果气体进行a─2─b─1─a的循环过程，则它对外做功W＝____________．;例 计算在等压 下，气体准静态地由体积 被压缩到 的过程系统对外界所做的功。;§2 热力学第一定律;能量守恒定律;法;包括热现象的能量守恒;规定;依据：; 等压过程中，系统从外界吸热，一部分用来增加气体内能，一部分用来对外作功。; 例题：为了使刚性双原子分子理想气体在等压膨胀过程中对外作功2 J，必须传给气体多少热量？ ;3、等温过程:（dT=0) 内能： ?E=0 ;解：;例题： 一定量的理想气体经历acb过程时吸热500J, 则经历acbda过程时吸热为?;热容量：; 等容过程中，1摩尔物质，温度升高1K时所吸收的热量;迈耶公式;?理想气体的热容与温度无关。这一结论在低温时与实验值相符，在高温时与实验值不符。;一、 绝热过程的功：;对其微分得:;;;方法1：按第一定律计算;方法2：用绝热方程计算：;热力学第一定律用于理想气体各过程计算， 首先熟悉各理想气体过程的特征，然后抓住 三个基本公式：;一定量的理想气体在PV图中的等温线与绝热线交点处两线的斜率之比为0.714，求Cv。;例题： 1mol理想气体的循环过程如T-V图 所示，其中CA为绝热线，T1、V1、 V2、? 四个量均为已知量，则：;解：;例2：已知:a→c 是绝热过程，判断a→b及a→d是吸热还是放热？; 气体的许多过程，既不是等值过程，也不是绝热过程，其压力和体积的关系满足：;一、循环过程及其效率;顺时针循环（正循环或热循环） 系统对外作功为正。;锅炉;? Q1为 循环分过程吸取热量的总和。;例如：;320g氧气如图循环，设V2=2V1 , 求?。; 1824年，卡诺（法国工程师）提出的理想循环。;A?B：;?可以证明，在同样两个温度T1和T2之间工作的各种工质的卡诺循环的效率都为 ，而且是实际热机的可能效率的最大值。（卡诺定理）;1?2：T1不变， 体积由V1膨胀到V2，从热源吸收热量为:;对绝热线23和41：;例题: 如图所示的卡诺循环中，证明：S1＝S2; 例题：1 mol 理想气体在 T1 = 4 00 K 的高温热源与T2 = 300 K 的低温热源间作卡诺循环（可逆的），在 4 0 0 K的等温线上起始体积为V1 = 0 . 0 01 m3，终止体积为V2 = 0 . 0 05 m3，试求此气体在每一个循环中 (普适气体常量 R = 8 . 3 1 J / K . m o l ) (1) 从高温热源吸收的热量Q 1 ； (2) 气体所作的净功W 。; 可使低温热源的温度更低，达到制冷的目的。;致冷系数：;例: 一卡诺致冷机从温度为-10°C的冷库中 吸热，释放到温度27°C的室外空气中，若 致冷机耗费的功率为1.5KW，求（1）每分钟 从冷库中吸收的热量；（2）每分钟向室外 空气中释放的热量。;前 言;;一、 开尔文表述（1851）： 不可能从单一热源吸取热量完全变成有用的功,而不产生其他影响。;第二类永动机：从单一热源吸热，全部用来对外作功的热机。; 热量不可能自动地从低温物传到高温物体。而不产生其他影响。;三、可逆过程和不可逆过程;3、自然现象的不可逆性;4、可逆过程的实现;5、热力学第二定律的实质：;例题： 关于可逆过程和不可逆过