第十三章 热力学基础

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1、第十三章热力学基础2一准静态过程（理想化的过程）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.气体活塞砂子1213-1准静态过程功热量3二功（过程量）1功是能量传递和转换的量度，它引起系统热运动状态的变化.宏观运动能量热运动能量42准静态过程功的计算注意：作功与过程有关.5三热量（过程量）通过传热方式传递能量的量度，系统和外界之间存在温差而发生的能量传递.6（1）都是过程量：与过程有关；（2）等效性：改变系统热运动状态作用相同；宏观运动分子热运动功分子热运动分子热运动热量（3）功与热量的物理本质不同.1cal=4.18J，1J=0.24

2、cal功与热量的异同END7作机械功改变系统状态的焦耳实验AV作电功改变系统状态的实验13-2热力学第一定律内能8实验证明系统从状态A变化到状态B，可以采用做功和传热的方法，不管经过什么过程，只要始末状态确定，做功和传热之和保持不变.一内能（状态量）92AB1**2AB1**10理想气体内能: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.11系统内能的增量只与系统的初态和末态有关，与系统所经历的过程无关.2AB1**2AB1**12二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做功.12**13准静态过程微变过程14

3、+系统吸热系统放热内能增加内能减少系统对外界做功外界对系统做功第一定律的符号规定15（1）能量转换和守恒定律.第一类永动机是不可能制成的.（2）实验经验总结，自然界的普遍规律.物理意义END魔轮17计算各等值过程的热量、功和内能的理论基础.（1）（理想气体的共性）（2）解决过程中能量转换的问题13-3等体过程和等压过程18（3）（理想气体的状态函数）（4）各等值过程的特性.19一等体过程摩尔定体热容由热力学第一定律特性常量过程方程常量20单位摩尔定体热容:理想气体在等体过程中吸收热量，使温度升高,其摩尔定体热容为:21由热力学第一定律理想气体22等体升压12等

4、体降压122312二等压过程摩尔定压热容过程方程常量由热力学第一定律特性常量功W24摩尔定压热容:理想气体在等压过程中吸收热量，温度升高，其摩尔定压热容为：25可得摩尔定压热容和摩尔定体热容的关系摩尔热容比26三个量：2712W等压膨胀12W等压压缩WW28四比热容热容比热容END29一等温过程由热力学第一定律恒温热源T12特征常量过程方程常量13-4等温过程和绝热过程303112等温膨胀W12W等温压缩WW3212二绝热过程与外界无热量交换的过程特征由热力学第一定律绝热的汽缸壁和活塞33由热力学第一定律有12W34若已知及由可得35绝热过程方程的推导1236

5、分离变量得绝热方程常量常量常量常量3712W绝热膨胀12W绝热压缩WW38三绝热线和等温线绝热过程曲线的斜率常量39绝热线的斜率大于等温线的斜率.等温过程曲线的斜率常量ABC常量40例1设有5mol的氢气，最初温度，压强，求下列过程中把氢气压缩为原体积的1/10需作的功:（1）等温过程（2）绝热过程（3）经这两过程后，气体的压强各为多少？12常量41解（1）等温过程（2）氢气为双原子气体由表查得，有已知：12常量42（3）对等温过程对绝热过程，有12常量43例2氮气液化，把氮气放在一个绝热的汽缸中.开始时,氮气的压强为50个标准大气压、温度为300K；经急速膨

6、胀后，其压强降至1个标准大气压，从而使氮气液化.试问此时氮的温度为多少?44解氮气可视为理想气体，其液化过程为绝热过程.氮气为双原子气体由表查得45例3一汽缸内有一定的水，缸壁由良导热材料制成.作用于活塞上的压强摩擦不计.开始时，活塞与水面接触.若环境(热源)温度非常缓慢地升高到.求把单位质量的水汽化为水蒸气，内能改变多少?已知汽化热密度46解水汽化所需的热量水汽化后体积膨胀为水水蒸气热源47END48热机发展简介1698年萨维利和1705年纽可门先后发明了蒸气机，当时蒸气机的效率极低.1765年瓦特进行了重大改进，大大提高了效率.人们一直在为提高热机的效率而

7、努力，从理论上研究热机效率问题，一方面指明了提高效率的方向，另一方面也推动了热学理论的发展.13-5循环过程和卡诺循环49各种热机的效率液体燃料火箭柴油机汽油机蒸气机50系统经过一系列变化状态过程后，又回到原来的状态的过程叫热力学循环过程.由热力学第一定律特征一循环过程AB51净功总吸热二热机效率和致冷机的致冷系数热机（正循环）致冷机（逆循环）净吸热总放热（取绝对值）2Q52热机热机效率高温热源低温热源AB53致冷机致冷系数致冷机高温热源AB低温热源54例1汽油机可近似看成如图循环过程(Otto循环)，其中AB和CD为绝热过程，求此循环效率.解吸放CDBApV

8、1V2o55又BC和DA是绝热过程：所