热学-(3)..说课材料.ppt

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1、热学-(3)..图2非准静态和准静态过程演示例2：热量传递过程中有类似问题。例3：在等温等压条件下氧气与氮气互扩散过程中所经历任一中间状态，氮气与氧气的成分都处处不均匀，可称该系统不满足化学平衡条件，它经历每一个中间状态都不是平衡态，因而是非准静态过程。又如两种液体相互混合、固体溶解于水、渗透等过程都是不满足化学平衡条件的非准静态过程。只有系统内部各部分之间及系统与外界之间都始终同时满足力学、热学、化学平衡条件的过程才是准静态过程。2T2系统T1系统(T1)直接与热源(T2)有限温差,热传导为非准静态过程系统T1T1+TT1+2TT1+3TT2保持系统与外界无穷小温差

2、每一无穷小传热过程为等温过程过程“无限缓慢”即可看成准静态传热过程.33.准静态过程可以用P-V图上的一条曲线(过程曲线)来表示.2.准静态过程是实际过程的理想化模型.(无限缓慢)有理论意义,也有实际意义.1.准静态过程是由无数个平衡态组成的过程.准静态过程:4例如，实际气缸的压缩过程可看作是准静态过程。(T)过程～0.1秒～L/v=0.1/100=0.001秒准静态过程的条件:(T)过程>>弛豫时间:由非平衡态到平衡态所需的时间.2.弛豫时间3.可逆与不可逆过程(reversibleandirreversibleprocess)如质量分别为mA,mB的粒子，它

3、们的速度分别为A,B,若它们发生完全弹性碰撞后的速度分别为A,B，则只要使碰撞后的mA,mB粒子同时反向返回，其速度分别为-A,-B，若它们再次发生碰撞，碰撞以后的速度也必然为A,B.5显然，这样的过程是可逆的。但是若它们经历的是非弹性碰撞，其机械能不守恒，其逆向碰撞后的动能要小于正向碰撞前的动能，其速率不能复原，因而是不可逆的。又如在北京以一定功率发射的电磁波，在上海接收到的强度必然与在上海以相同功率发射，在北京接收到的电磁波的强度相等，只要没有任何损耗与吸收。碰撞的非弹性，以及损耗、吸收、摩擦、黏性等都是功自发地转化为热的现象，这称为耗散过程。一

4、切不与热相联系的力学及电磁学过程都是可逆的。 但力学、电磁学过程只要与热相联系，它必然是不可逆的。在不可逆现象中时间的方向是确定的。因为时间不能倒过来变化，所以这类现象的逆过程不可能出现。6系统从初态出发经历某一过程变到末态。若可以找到一个能使系统和外界都复原的过程(这时系统回到初态，对外界也不产生任何影响)，则原过程是可逆的。若总是找不到一个能使系统与外界同时复原的过程，则原过程是不可逆的。准静态过程中系统应始终满足：力学平衡条件(一般理解为压强处处相等)；热学平衡条件(温度处处相等)；化学平衡条件(同一组元在各处的浓度处处相等)。改变系统状态的方法：1.作功2.传热7§

5、4.2功和热量关于功，还应注意如下几点：(1)功与系统状态间无对应关系，说明功不是状态参量。(2)只有在广义力(例如压强、电动势等)作用下产生了广义位移(例如体积变化和电量迁移)后才作了功。(3)在非准静态过程中，很难计算系统对外作的功。例如在图2之(I)中，若突然把活塞抬高，气缸中各部分气体压强随时都在变化，很难说出气体推动活塞的力是多少。在以后的讨论中，系统对外作功的计算通常局限于准静态过程。(4)功有正负之分，我们将外界对气体作的功以W表示，气体对外作的功以W表示。显然，对于同一过程，W=-W。82.体积的膨胀功外界对气体所作元功为:9例.摩尔理想气体从状态1

6、状态2，设经历等温过程。求气体对外所作的功。解注意:若W>0，外界对系统作功功是过程量,ｐ－V图上过程曲线下的面积即功Ｗ的大小.右边积分还与经历什么过程有关。只表示微量功，不是数学上的全微分；若W<0，系统对外界作功10(二) 理想气体在几种可逆过程中功的计算p1V1=p2V21.等温过程(isothermalprocess)112.等压过程(isobaticprocess)3.等体过程(isochoricprocess)在等体过程中，dV=0，故作的功也为零。三.其它形式的功(1)拉伸弹性棒所作的功图4.12拉伸弹性棒外力所作元功为12其比例系数为E，称弹性模量(m

7、odulusofelaslicity)，也称扬氏模量(Young'smodulus)。因而它决定于棒的材料性质及所处的温度，而与棒的具体尺寸无关(2)表面张力功图4.13表面张力13（3）可逆电池所作的电功图4.14可逆电池在dq＜0时，可逆电池放电，对外作功；dq＞0时，可逆电池充电，外界对电池作正功。（4）功的一般表达式14四.热量与热质说热量：当系统状态的改变来源于热学平衡条件的破坏，也即来源于系统与外界间存在温度差时，我们就称系统与外界间存在热学相互作用。作用的结果有能量从高温物体传递给低温物体，这种传递的