大学物理第8章热力学

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1、1第8章(Fundamentofthermodynamics)热力学基础2p-V图上一条曲线代表一个准静态过程。p-V图上一点代表一个平衡态；21pV系统从初态到末态，其间经历的每一中间态都无限接近于平衡态，这个过程就称为准静态过程(或平衡过程)。(1)只有进行得无限缓慢过程，才是准静态过程。因此，准静态过程只是实际过程的近似和抽象。(2)对给定的气体，§8.1热力学第一定律一.热力学过程平衡态被破坏→系统状态的变化——过程3内能是状态的单值函数，与过程无关。21pV2.功和热功：宏观位移；有规则能无规则能。热：传热过程；无规则能无规则能。功和热都是状态变化的量度,是过程量。

2、1.理想气体的内能：二.热力学中的基本物理量43.准静态过程中功的计算.........pSdx微小过程气体对外作的元功：dA=pS·dxdV(1)体积膨胀过程，气体对外作正功。对体积压缩过程，气体对外作负功。体积V1V2，则气体对外作的功为=pdV5(2)在p-V图上,功是曲线下的面积曲线下的面积==A(气体对外作的功)不同的过程，功是不一样的，所以功是过程量。pV21V1V2dVp6Q=E2-E1+AQ——系统从外界吸收的热量E2-E1—系统内能的增量A——系统对外作的功对微小过程：dQ=dE+dA对理想气体的准静态过程:三.热力学第一定律dA=pdVE2-E1=Q+W,W=-

3、A7解Q=E2-E1+A过程abc:800=E2-E1+500过程cda:Q=E2-E1-300=300-300=0pVabcd正确的解法是：过程abc:800=Ec-Ea+500Ec-Ea=300过程cda:Q=Ea-Ec-300=-600过程cda放热600J。例题8.1过程abc:吸热800J,对外作功500J；过程cda:外界对气体作功300J。问：cda是吸热还是放热过程？8解Q=E2-E1+A过程abc:700=Ec-Ea+Aabc=过程abcda吸热:Q=Ea-Ea+Aabcda=Aabcda=Aabc+Ada=700-3×4×102=-500J=曲线abc下的面积P

4、(×105pa)4V(×10-3m3)114oabcd例题8.2过程abc吸热700J，问：过程abcda吸热多少？9解过程ab:Aab=abcP(atm)4V(l)213o=405.2JEab==-506.5JQab=Eab+Aab=-101.3J过程bc:Abc=pb(Vc-Vb)=-202.6JEbc==-506.5JQbc=Ebc+Abc=-709.1J例题8.3双原子分子经过程abca,求各分过程之A、E和Q及整个过程对外作的净功。10Qca=Eca+Aca=1013JabcP(atm)4V(l)213o过程ca:Aca=1013J整个过程abca对外作的净功：

5、A=Aab+Abc+Aca=405.2-202.6+0=202.6J或A=abc的面积=202.6JEca==011四.摩尔热容热一：dV=0一摩尔的物质，温度升高(或降低)一度时所吸收(或放出)的热量，称为该物质的摩尔热容量C。1.等体摩尔热容CV1mol气体，保持体积不变，吸(或放)热dQV,温度升高(或降低)dT，则等体(定容)摩尔热容为12热一：又pV=RT,pdV=RdT2.等压摩尔热容Cp1mol气体，保持压强不变，吸(或放)热dQp,温度升高(或降低)dT，则等压摩尔热容为13对理想气体分子，单原子=5/3=1.67，刚性双原子=7/5=1.40，刚性多原子

6、=8/6=1.33。为什么Cp>CV?这是由于在等压过程中，气体不但要吸收与等体过程同样多的热量来增加内能，同时还须多吸收一部分热量来用于对外作功。用等体摩尔热容CV，热力学第一定律可写为比热容比(泊松比、绝热系数)定义为143.多方过程的摩尔热容C由pV=RTpdV+Vdp=RdT令—多方指数多方过程—摩尔热容C为常量的准静态过程。热一：CdT=CVdT+pdV15多方过程摩尔热容为由16讨论：(1)n=0,等压过程，Cp=CV+R,过程方程:T/V=C;(2)n=1,等温过程，CT=,过程方程:pV=C;(3)n=,等体过程,CV=iR/2,过程方程:p/T=C;(4)n

7、=,绝热过程，CQ=0,过程方程:17问题：过程方程与状态方程有何区别？过程方程：过程当中状态参量的变化关系。例如：在等温过程，其过程方程就是p1V1=p2V2状态参量(p,V,T)之间的关系。P1P2V1V21218pV1(p1,V,T1)2(p2,V,T2)(2)(3)A=0(4)Q=E+A(5)1.等体过程(1)特征:V=C过程方程：p/T=C五.热力学第一定律的应用19(1)特征:T=C过程方程：pV=C(2)(5)(3)(4)Q=E+Ap