大学物理《热力学基础》ppt课件

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1、第十五章热力学基础热力学是热运动的宏观理论，热力学三定律是热力学理论的基础。9/20/20211大学物理I曹颖热力学第一定律---能量转换地位：相当于力学中的牛顿定律热力学第二定律---过程方向热力学第三定律---低温性质基本定律物理实验9/20/20212大学物理I曹颖15.1内能热量功一、内能分子热运动的动能(平动、转动、振动)和分子间相互作用势能的总和。内能是状态的单值函数。对于理想气体，忽略分子间的作用，则平衡态下气体内能：9/20/20213大学物理I曹颖二、热量系统与外界（有温差时）传递热运动能量的一种量度。热量是过程量。摩尔热容量：(Ck＝Mc)1mol物质温度升高1

2、K所吸收(或放出)的热量。Ck与过程有关。9/20/20214大学物理I曹颖系统吸热或放热会使系统的内能发生变化。若传热过程“无限缓慢”，或保持系统与外界无穷小温差，可看成准静态传热过程。系统在某一过程吸收（放出）的热量为：三、功做功是能量传递和转化的又一种形式，功是过程量。9/20/20215大学物理I曹颖准静态过程中功的计算元功系统对外做正功系统对外做负功总功几何意义：曲线下面积9/20/20216大学物理I曹颖3、做功或热传递都能改变系统的内能，但二者又有区别。2、A、Q为过程量；要点再现功是由于系统发生整体宏观位移而被传递或转化的能量，这与传热机理是不同的。1、E为状态量；

3、9/20/20217大学物理I曹颖说明1)适用范围热力学系统。初、末态为平衡态的过程。2)对微小过程：3)热功的转换是靠系统实现的。15.2热力学第一定律E1E2QA9/20/20218大学物理I曹颖单位均用焦耳（J）表示。4）应用：系统吸热系统放热系统做正功系统做负功符号＋－QA增加减少5）热力学一定律的又一种表述：第一类永动机不可能制造成功。9/20/20219大学物理I曹颖15.3热力学第一定律、等值过程的应用一、等容过程气体容积保持不变(dV=0)等容过程中的功A=0（dV=0）等容过程内能（微小过程）（有限过程）内能仅与始末态温度有关。9/20/202110大学物理I曹颖

4、等容过程的热量由有（定容摩尔热容量）（微小）（有限）系统吸收的热量全部增加气体的内能。9/20/202111大学物理I曹颖二、等压过程系统压强保持不变(P=常数，dP=0)等压过程中的功9/20/202112大学物理I曹颖内能热量定压摩尔热容：9/20/202113大学物理I曹颖例1、刚性双原子分子的理想气体在等压下膨胀所作的功为A，则传递给气体的热量为多少？内能变化为多少？分析：等压过程有：或9/20/202114大学物理I曹颖三、等温过程系统温度保持不变(T=常数，dT=0)等温过程中的功元功：总功：9/20/202115大学物理I曹颖内能热量系统吸收热量全部转换成功9/20/

5、202116大学物理I曹颖一、定容摩尔热容CV单原子理想气体：双原子理想气体：多原子理想气体：15.4气体摩尔热容二、定压摩尔热容CP三、比热比9/20/202117大学物理I曹颖特征：一、绝热过程的功二、绝热方程将两边微分15.5绝热过程9/20/202118大学物理I曹颖由（a）÷（b）可得：用CV除上式得：由9/20/202119大学物理I曹颖三、绝热线P与V的关系曲线在A点斜率说明自A膨胀相同体积dV时，压强变化等温：绝热：9/20/202120大学物理I曹颖过程等容等压等温绝热dV=0dP=0dT=0Q=000特点一定律过程方程P/T=CV/T=CPV＝C特点：1)E－状

6、态量。2）～过程量。3）A09/20/202121大学物理I曹颖例2、已知：T1、T2为两等温线，20的过程为绝热过程。指出：10、30的过程是吸热还是放热。解：如图，三个过程温度升高相同，故20是绝热过程，由功的几何意义得：放热过程。吸热过程。T1T2PV32109/20/202122大学物理I曹颖15.6循环过程卡诺循环一、循环过程（系统）从某态经历一系列变化过程又回到初态的（周而复始的）过程。P-V图上为一闭合曲线。1）特性：2）循环过程有正、逆之分。3）循环过程的功：A净～净面积abcPV9/20/202123大学物理I曹颖（工作原理示意图）高温热源低温热源系统A热

7、机：利用工作物质，不断地把热转化为功的装置。其循环为正循环。A净>09/20/202124大学物理I曹颖冷凝塔发电机水泵除尘器涡轮传送带锅炉空气碾磨机烟筒水管喷射给水器现代火力发电厂结构示意图9/20/202125大学物理I曹颖工作物质不断的从某一热源取出热量，获得低温的装置。热机效率：其中：制冷机：其循环的闭合曲线是逆时针方向。1）各符号的意义。2）均为绝对值。9/20/202126大学物理I曹颖氨A实例：电冰箱的工作原理(工质：氨、氟利昂)9/20/202127大