大学物理笔记.pdf

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1、第9章热力学知识一：理想气体状态方程（克拉伯龙方程）描述气体状态的参考量有：压强P(KPa)、体积V(L)、温度T(K)气体状态方程：PV=νRT=mRT/M（m是气体质量，M是气体摩尔质量，ν是气体摩尔数）（R=8.314J/(mol*k)------摩尔气体常量）——气体状态所遵循的规律“理想气体”：在任何条件下都严格遵循克拉伯龙方程的气体。知识二：功热量内能热学第一定律AQE内能：在热力学系统中，存在一种仅由其热运动状态单值决定的能量，它的改变可以用绝热过程中外界对系统所做的功来量度，这种能量称为内能。热学第一

2、定律：Q=(E2-E1)+A（规定：Q>0；系统从外界吸收能量A>0；系统对外界做正功）定律表明：系统从外界吸收的热量，一部分使其内能增加；一部分则用以对外界做功。知识三：焦耳定律自由膨胀自由膨胀：气体向真空中不受阻碍地自由膨胀，该过程中气体体积增大，但不对外做功，内能也不改变，因为温度不变。焦耳定律：气体的内能仅与温度有关，与体积无关。E=E(T)知识四：准静态过程中功和热量的计算功不仅与系统始末状态相关，且与过程密切相关知识五：摩尔定体热容Cv，摩尔定压热容CdQdE等体，C（)()dTdT等压：C

3、CRP知识六：准静态过程——等体过程，等压过程，等温过程，绝热过程（C为常数）过程特征过程方程吸收热量Q对外做功A内能增量EC(TT)v211等体V=CP/T=C0Cv(T21T1)CP(T2T1)p(V2V1)等压P=CV/T=CCv(T21T1)R(TT)21RTln（V/V)21等温T=CPV=CA=Q0RTln（V/V)21PVC1C(TT)21绝热Q=0V1TC01Cv(T21T1)2(p1v1p2v2)11PTC3等体过程——系统对外不

4、做功，从外界吸收热量，全部用来增加自己的内能pR过程遵循：C(常量）TVVQvE2E1CV(T2T1)C(P2P1),A0R等压过程——系统在压强保持不变的情况下，从外界吸收热量，一部分用来增加内能，另一部分用来对外做功VR过程遵循：C(常量）TPE2E1CV(T2T1)AR(T2T1)P(T2T1)QP(E2E1)ACP(T2T1)等温过程——系统内能不变，从外界吸收的热能，全部用来对外做功E0V2V2dVV2p1QTAPdVRTRTl

5、nRTlnV1V1VV1p2过程遵循：PV=RT=C(常量）绝热过程——系统与外界无热量交换，减小的内能全部用于对外做功-EAAC(T2T1)EE2E1C(T2T1)E2E1知识七：多方过程nPVC(常量）RCC-nvn1知识八：卡诺循环卡诺定理T21-T1Q2Q2知识九：热机效率1制冷效率正循环逆循环Q1A习题-351、一热机用5.810kg的空气作为工质，从初状态Ⅰ（p11.01310Pa，T1300K)等体加热到状态Ⅱ(T2900K)，再经绝热膨

6、胀达到状态Ⅲp3p1，最后经等压过程又回到状态Ⅰ，如图。假定空气可视为理想气体，且-31.4，Cv20.8J/(molK),Cp29.09J/(molK)，摩尔质量M2910kgmol。试求各过程中气体所做的功及从外界吸收的热量。解：以作为工质的空气为研究对象欲求空气在各过程中所做的功和从外界吸收的热量，有必要先求出与其相关的一些状态参量。设状态Ⅰ的体积为V1，状态Ⅱ的压强和体积分别为p2和v2，状态Ⅲ的体积和温度分别为V3和T3.根据理想气体状态方程和有关过程方程。m对状态Ⅰ，有P1V1R

7、T1(1)MP2P1对等体过程，有(2)T2T1对绝热过程，有PVPV(3)2233V1V3对等压过程，有(4)T1T3解以上方程并注意到P3=P1，V2=V1，由（1）式得3mRT5.8108.3130033V1V2354.9210mMp129101.10310由（2）式得T259005p2p11.103103.0410PaT1300由（3）式得111p2p21.4333V3V2V134.921010.7810mp3

8、p1由（4）式得3V310.7810T3T13003657.13KV14.9210从状态Ⅰ到状态Ⅱ的等体过程中，空气不做功，故A120从状态Ⅱ到状态Ⅲ的绝热过程中，空气所做的功为115353A23(p2V2p3V3)(3.04104.92101.1031010.7810)1008J111.4