7热力学基础

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1、§7-1热力学第一定律热力热力学第一定律I热力学第二定律第七章热力学基础一、关于热力学的一些基本槪念热力学——研究热现象的宏观理论1.热力学系统（热力学研究对象，简称系统）1。开放系统：系统与外界既有能量传递，又有质量传递的系统。热力学:从能量观点岀发，以观察和实验事2。孤立系统：系统与外界既没能量传递，又没质量传递的系统。实为依据，分析研究物态变化过程中有关热功3。封闭系统：系统与外界只有能量传递，没有质量传递的系统。转化的关系和条件.（a）一般系统：与外界既有功又有热量的传递（b）透热系统：与外界没有功的交换但有热量的传递（O绝热系统：与外界没有热量的传递但有功的交换2•热力

2、学过程：热力学系统状态随时间变化的过程非静态过程（非平衡过程）一一实际过程P—V图.上］P—T图上卜V—T图上丿KTJ准静态过程（平衡过程）一理想过程：过程所经历的所有中间状态都可近似看作平衡态。平衡一一个点准静态过程一一条曲线3•系统的内能理想气体的内能E=--RTE=E（T）M2••・内能是状态参量的函数，内能的变化由状态变化单值决定。4•准静态过程的功对体系作功能使体系的温度升高，从而增加物体的内能。所以做功是体系与外界能量交换的一种方法。是外界有序运动的能量和系统内分子的无序运动的能量的转换一能量传递的宏观形式。dA=F-dZ=pSdl=pdV功的几何意义：功在数值上等于

3、图上过曲线下的5•热量面积。Aamb>Aanb功和所经历的过程有关实验表明：rQ对系统丿、AE（系统状态发生变化）A-从使系统的状态改变这一点上传热和作功是等效的。二、热力学第一定律Q=E2—Ei+A物理意义：包括热量在内的能量守恒定律表明：热（无规则运动）和功（有规则运动）的转换可通过系统内能变化来实现。对于一微小的过程第一定律可表示为：d（2=dE+dA热量不是一种物质，它是物质之间进行能量交换的一种方式，这种方式是通过分子的热运动以及分子间的碰撞来实现的——能量传递的微观形式。Q=cm（T2—TJC—物质的比热容注意：1.Q是一个过程量Q=E2-Er+A§7-2热力学第一定

4、律对于理想气体等值过程的应用2•正负号的规定：2>o（系统吸热）；2<0（系统放热）A>0（系统对外作功）；A<0（外界对系统作功）AE>0（系统内能增加）；A£<0（系统内能减少）3.热力学第一定律适用于任何系统的任何过程（包括非静态过程）4.对于准静态过程热力学第一定律可表达为:一、摩尔热容Cinol：mol物质升温1开所需的热量定义：C"等¥摩尔物质从T}^T2：Q=^caT2-VMM•・・Q的大小与过程有关.•・C嗣的大小也与过程有关)l))—ofoo•It-OlooI・—)J等压过程（吸热）等容降压^.（放热〉特征^过程方程二、三种等值过程等容过程过程方程:吸热放热等

5、温过程热套吸热放热)!-).绝热过程多方过程特征^,恒温大热源.绝热过程特征^（3）.绝热过程的过程方程)jIo=>)两边积分HTf()绝热线与等温线比较将ffiwmswwtx并从中消去或就可以得到另外两个泊松方程图形上2绝热线比等温线陡数学解释：等温过程：绝热过程^>物理解释^膨胀相同的体积绝热比等温压强下降得快设有氧气‘体积为X温度为9如氧气作绝热膨张，膨胀后的体积为X。问气体作功多少？如氧气作等温膨胀，膨胀后的体积也是X，问这时气体作功多少？解^气体若作绝热膨胀，所作的功为：•—儿…、t一■I—I气休若作等温膨胀，所作的功为:热L-HIX非静态绝热过程绝热自由膨胀I->I一

6、°。°绝热过程1I始末两态满足」L状态方程ff•)fo*o>因此^则得:△、△、△△、二、多方过程过程方程等温过程等压过程多方指数绝热过程等容过程△、（吸热）放热多方过程的功i：Z-一般情况,多方过程可近似代表气体内进行的实际过程。放热吸热吸热放热、封既数子念也t三例t律、条t也本念也体既压出关执一八、、—§§§§§△’—►>于.封数子念也t.传条t:t、明条：f括图开义Y括图开:t念也功界条：念也功条：守执体征体子平塩动能'緘吸明既换条扌册开:f念也功热条K——t开及y—（括图开换条：念也功执八八条：守既界小功多物时种方向mw热机原邈微外放長炳热源小界既多条力础功件（两、换

7、循隸过邂循躱过餐燃曝様统经历-m状态娈诧过程减到初集状态』称B-IS而麦嫌眈豳第撞换§例3（温有、称应净功循琢过琛应线新包區概苗視:佟観佬发克厂蒸懑动力确顼疽撫图过热佬功小条：守式傑功实小既?功小功小小功功功热机工無魅珈图功功小由上两式得到—功功功4、由4个准（两作蛊两松热）m三、現循隸（淹时钟方向眈循隸）制栓机原爨（周国环境）2赛猛热源（冷冻室）隅腔机热机匚［駝4年卡诺（法国工袒帀17%T832）撮出了f能裨现細轴14枷的后为w^：。卡诺热机擁了两个热陶湖工梅沁要1鋼ffiln