热力学基础超经典ppt.ppt

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1、开尔文克劳修斯热力学基础卡诺电源R本章对热力学系统，从能量观点出发，分析、说明热力学系统热、功转换的关系和条件。内容一、热力学第一定律二、气体摩尔热容三、绝热过程四、循环过程卡诺循环五、热力学第二定律六、热力学第二定律统计意义七、卡诺定理克劳修斯熵八、小结一、热力学第一定律安徽工业大学应用物理系热力学过程热力学系统：在热力学中，一般把所研究的物体或物体组称为热力学系统，简称系统。热力学过程：热力学系统（大量微观粒子组成的气体、固体、液体）状态随时间变化的过程。A、非静态过程系统从平衡态1到平衡态2，经过一个过程,平衡态1必首先被破坏，系统变为非平衡态，从非平衡态到新的平衡态所

2、需的时间为弛豫时间。当系统宏观变化比弛豫更快时，这个过程中每一状态都是非平衡态。B、准静态过程当系统弛豫比宏观变化快得多时，这个过程中每一状态都可近似看作平衡态，该过程就可认为是准静态过程。在过程中每一时刻，系统都处于平衡态，这是一种理想过程。热力学过程当气体进行准静态膨胀时，气体对外界作的元功为：1、功A系统对外作正功；系统对外作负功；系统不作功。活塞与汽缸无摩擦PSdl功、热量、内能功的大小等于P～V图上过程曲线P=P(V)下的面积。功与过程的路径有关。PABV0系统和外界温度不同，就会传热，或称能量交换，热量传递可以改变系统的状态。做功、传热都是过程量。功、热量、内能2

3、、热量Q3、内能E热力学系统在一定的状态下，具有一定的能量，称为热力学系统的内能。内能的变化只决定于出末两个状态，与所经历的过程无关，即内能是系统状态的单值函数。若不考虑分子内部结构，系统的内能就是系统中所有分子的热运动能量和分子间相互作用的势能的总和。功、热量、内能热力学第一定律法卡诺，工程师，第一个把热与功联系起来。（34岁）迈耶，医生，第一个作出热功当量的定量计算。（28岁）德焦耳，工业管理家，精确求出热功当量的关系。（25岁）英赫姆霍兹，生理学家。多方面论证了能量转化和守恒定律。（32岁）德热力学第一定律：外界传给系统热量内能增量系统对外作功得到的=留下的+付出的P、

4、V、T第一类永动机不可能实现。系统从外界吸热；系统向外界放热；系统对外界做功；外界对系统做功；系统内能增加；系统内能减少。热力学第一定律，是包含热量在内的能量守恒定律。对微小的状态变化过程热力学第一定律适用于任何热力学系统所进行的任意过程。一定量的理想气体经历acb过程时吸热500J,则经历acbda过程时吸热为?P(×105Pa)V(×10-3m3)０abc1414de(A)-1200J(B)700J(C)-700J(D)1000J√思路:二、气体摩尔热容量安徽工业大学应用物理系气体的摩尔热容量热容量：（JK-1)摩尔热容Cm：当物质的量为1mol时的热容。比热C比：当

5、1Kg物质温度每升高1摄氏所吸收的热量。（JK-1kg-1)单位：（Jmol-1K-1)单位：二、定压摩尔热容等压过程，1摩尔物质温度升高1K时所吸收的热量等容过程，1摩尔物质温度升高1K时所吸收的热量一、定容摩尔热容依据：以及1、等体过程：（1）特征：dV=0∴dA=0（2）计算：系统从外界吸收的热量全部用来增加气体内能。三、热力学第一定律对等体、等压和等温过程的应用可见：Cv只与自由度i有关，与T无关。对于理想气体：任何过程2、等压过程（1）特征：dP=0（2）计算：等压过程中，系统从外界吸热，一部分用来增加气体内能，一部分用来对外作功。迈耶公式说明：在等压过程

6、中，1mol理想气体，温度升高1K时，要比其在等体过程中多吸收8.31Ｊ的热量，用于对外作功。理想气体的热容与温度无关。这一结论在低温时与实验值相符，在高温时与实验值不符。摩尔热容比：3、等温过程:PV０恒温热源ＴQTTP（1）特征：T不变。∴dE=0（2）计算：等温过程中，系统从外界吸热全部用来对外作功。分别计算A与Q。（1）ab等温，（2）ac等容，然后cb等压，例：有1mol理想气体P(atm)V(l)０abc22.444.812解：三、绝热过程安徽工业大学应用物理系绝热过程一、特征：dQ=0二、绝热过程的功：1、准静态绝热过程的过程方程对其微分得:联立（1）、（2）

7、，得：理想气体状态方程(1)(2)将与联立得:说明：（3）、（4）、(5)式称为绝热方程，但式中的各常数不相同。绝热线比等温线陡dT=0dQ=00VPA(1)、等温：A点的斜率：(2)、绝热：A点的斜率：绝热线比等温线陡绝热过程功：压缩气体：T↑，E↑。气体膨胀：T↓，E↓。一定量的理想气体在PV图中的等温线与绝热线交点处两线的斜率之比为0.714，求Cv。解：由例2：1mol理想气体的循环过程如TV图所示，其中CA为绝热线，T1、V1、V2、四个量均为已知量，则：Tc=Pc=0VTABCT1T2