物理讲义-热力学基础课件.ppt

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1、第九章热力学基础常英立2010.3热学：研究与温度有关的物理性质及其变化过程的物理学分支。热学分为分子物理学和热力学。气体动理论是分子物理学中的最重要的内容。分子物理学的研究方法是：从物质的微观结构出发，用统计的方法研究微观量与宏观量之间的关系。热力学是从能量守恒及转化角度研究热运动的宏观规律，不涉及物质的微观结构，用逻辑推理的方法，研究物体宏观性质及过程进行的方向及限度等问题。物质运动形态具有多样性:机械运动、电磁运动、热运动引言热力学研究物质热运动基本规律，它从能量守恒及转化观点出发，采用逻辑推理的方法，分析在物质状态变化过程中有关热功转换的关

2、系及条件。第九章热力学基础§9－1理想气体的状态方程§9－2内能功热量§9－3热力学第一定律§9－4热力学第一定律对理想气体的应用§9－5理想气体等温过程与绝热过程§9－6循环过程§9－7热力学第二定律§9－8可逆过程和不可逆过程§9－9卡诺循环卡诺定理§9－1气体的状态参量及理想气体状态方程一、一气体的状态参量1体积VSI制中的单位：m3。与其他单位的换算：2压强p压强：垂直作用于器壁单位面积上的力。压强由大量分子与器壁碰撞而产生。SI制中的单位：帕（pa）。3温度T温度是物体冷热程度的量度。热力学温标与摄氏温标的换算：二、平衡态和平衡过程1平衡

3、态在不受外界影响的条件下，系统的宏观性质不随时间变化的状态称平衡态。说明：（1）“不受外界影响”指系统与外界没有能量和物质的交换。（2）平衡态时，系统宏观性质不随时间变化，但从微观看，平衡态是最混乱的状态。（3）平衡态是理想状态。气体的一个平衡态可在p-V图上的一个点表示。2平衡过程平衡过程：过程进行中的每一时刻，系统都处于平衡态的过程。又称准静态过程。平衡过程是理想过程。三、理想气体状态方程理想气体的定义：严格遵守气体三大定律和阿佛伽德罗定律的气体。讨论：（1）方程适用条件：理想气体，平衡态。（2）R：普适气体衡量。SI制中，k：玻耳兹曼常数。S

4、I制中（3）由状态方程可推出气体三大定律。（9-1a）（9-1b）§9－2内能功热量一、内能、过程、热量内能、功、热量是热力学中最基本的三个概念。内能：组成系统的所有分子的各种运动形式的动能和势能的总和。内能是状态量。任何热力学系统在不同的状态变化过程中，只要始末两状态确定，则过程中内能的变化量也确定不变，与何种过程无关。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**功（过程量）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

5、生的能量传递.热量（过程量）（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.功与热量的异同END§9－3热力学第一定律能量转化和守恒定律：自然界一切物质都具有能量，能量有各种不同形式，并能互相转化和传递，在转化和传递中能量的数值不变。热力学第一定律是能量转化和守恒定律在一切涉及热现象的宏观过程中的具体表述形式。一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**+系统吸热系统放热内能增加内能减少系统对外界做功

6、外界对系统做功第一定律的符号规定成立条件：初终两态是平衡态。平衡态：在不受外界影响的条件下，系统的性质不随时间变化而变化（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二、过程量与状态量1内能是状态量系统内能的增量只与系统的起始和终了状态有关，与系统经历的过程无关，内能又称态函数。2功是过程量系统由一个状态变化到另一状态时所作的功不仅取决于系统的始末状态，而且与系统所经历的过程有关。三个有用的结论：（1）气体作的功等于p-v图上过程曲线下的面积。（2）功的正负可从p-v图上过程进行的方向判断

7、：v增大，W>0；v减小，W<0。（3）对于气体，热力学第一定律对无限小过程对有限过程3热量是过程量例题1一系统由如图所示的a态沿着abc到达c态吸热350J,同时对外作功126J,当系统由c态沿曲线ca返回a时,若外界对系统作功84J,问这时系统是吸热还是放热,传递的热量是多少？PVabcd解：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（3）（4）各等值过程的特性.§9－4热力学第一定律的应用一等体过程热力学第一定律特征：过程进行中气体体积保持不变。等体过程中，外界传给气体的热量，全部用来增加气

8、体的内能。过程方程常量二、等压过程特征：过程进行中气体的压强保持不变。无限小过程有限过程等压过程中，气体吸收的热量，一部分