[理学]5第五章 热力学基础

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1、第五章热力学基础15-0第五章教学基本要求5-1热力学第一定律及应用5-2循环过程卡诺循环第五章热力学基础5-3热力学第二定律2教学基本要求一、理解准静态过程及其图线表示法.二、理解热力学中功和热量的概念及功、热量和内能的微观意义，会计算体积功及图示.会计算理想气体的定压和定体摩尔热容.三、掌握热力学第一定律，能分析计算理想气体等体、等压、等温和绝热过程中的功、热量和内能的改变量.四、了解循环过程的特征和热机效率的定义，了解卡诺循环的组成和特点，会计算以理想气体为工质的卡诺循环的效率，了解热机效率的限度及提高热机效率的途径.五、了解热力学第二定律的两种表述及其等价性，了

2、解自然过程的方向性及可逆过程和不可逆过程，了解热力学第二定律的实质.35-1热力学第一定律及应用预习要点注意功、热量、内能的概念以及作功与传热的异同.热力学第一定律的内容、物理实质及数学表达式是什么?什么是准静态过程？写出气体在准静态过程中作功的一般表达式.理想气体等体、等压、等温和绝热过程各有什么特征?注意用热力学第一定律计算各过程的热量、功及内能变化的方法.4一、内能、热量和功1.理想气体内能系统内能的增量只与系统始末状态有关，与系统所经历的过程无关.2.功气体分子热运动各种动能与分子间相互作用势能的总和.内能是表征系统状态的单值函数。理想气体的内能仅是温度的函数.

3、由于压力差导致外界物体有规则运动与系统内分子无规则热运动的能量传递.其通过系统与外界物体之间产生宏观的相对位移来完成.5功与系统状态变化过程有关，是一个过程量.3.热量由于温度差导致系统外分子无规则热运动与系统内分子无规则热运动的能量传递.其通过系统与外部边界处分子间的碰撞完成.热量与系统状态变化过程有关，是一个过程量.6（1）过程量：都与过程有关；（2）等效性：改变系统热运动状态的作用效果相同.分子热运动分子热运动热量（3）功与热量的物理本质不同.功与热量的异同分子热运动功宏观运动7二、热力学第一定律系统从外界吸收的热量,一部分使系统的内能增加,另一部分使系统对外界作

4、功.3.热力学第一定律对微小过程的应用2.第一定律的符号规定1.热力学第一定律+系统吸热系统放热内能增加内能减少系统对外界作功外界对系统作功8三、准静态过程中气体的功1.准静态过程12准静态过程中气体的各状态参量都有确定的值，可在p-V图上作出连续的过程曲线.从一个平衡态到另一平衡态所经过的每一中间状态均可近似当作平衡态的过程.2.气体作功的计算设想汽缸内的气体进行无摩擦的准静态膨胀过程.9由功的定义：功的大小等于在p-V图中曲线下的面积.以S表示活塞的面积，p表示气体的压强，dl表示一微小位移.3.准静态微元过程能量关系10四、准静态过程中热力学第一定律的应用1.等体

5、过程摩尔定容热容热力学第一定律特性常量过程方程常量11摩尔定容热容:在体积不变的条件下,1mol的理想气体温度升高（或降低）1K时吸收(或放出)的热量.单位热力学第一定律可得1mol理想气体由物质的量为的理想气体122.等压过程摩尔定压热容过程方程常量热力学第一定律特性常量所作的功：12摩尔定压热容:1mol理想气体在等压过程中温度升高1K时吸收的热量.1mol理想气体13可得称为迈耶公式.物质的量为的理想气体143.等温过程热力学第一定律12特征常量过程方程常量由15ab例：如图所示，使1mol氧气（1）从状态a等温变化到状态b；（2）从a等体变化到状态c，再等压变化

6、到b.试分别计算气体所做的功及吸收的热量.解：（1）从a等温变化到状态b气体吸收的热量等于其对外所作的功：16（2）a-c-b过程因，有因a-c为等体过程，其中故有由热力学第一定律a-c-b过程中气体吸收的总热量为ab174.绝热过程绝热过程是系统在和外界无热量交换的条件下进行的过程.特征对于理想气体12由理想气体的物态方程，两边微分（1）（2）18令得到对上式积分：或由理想气体的物态方程，得到都称为理想气体的绝热方程.（1）、（2）消去dT得则（热容比）19●绝热线和等温线绝热线比等温线更陡些，如图所示。这是因为在等温过程中，压强的变化仅是由体积的变化所引起，而在绝热

7、过程中，压强的变化不仅是由体积的变化，同时还由温度的变化共同引起的，所以系统压强的变化更为显著。绝热线：等温线：pVo绝热过程等温过程20215-2循环过程卡诺循环预习要点循环过程有什么特征?热机效率是怎样规定的？什么是卡诺循环?卡诺循环的效率取决于哪些因素？22一、循环过程系统经过一系列状态变化过程后，又回到原来的状态的过程叫热力学循环过程.热力学第一定律（取绝对值）净功特征AB总吸热总放热23二、热机效率热机就是把热能转换成机械能的装置.热机从高温热源吸取热量，一部分转变成功，另一部分放到低温热源.热机高温热源低温热源热机的效率是在一