大学物理第8章热力学ppt课件.pptx

《大学物理第8章热力学ppt课件.pptx》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、1第8章热力学2结构框图热力学系统内能变化的两种量度功热量热力学第一定律热力学第二定律等值过程绝热过程循环过程卡诺循环应用(理想气体)(对热机效率的研究)数学描述熵增原理3一.准静态过程热力学系统从初态到末态，其间经历的每一中间态都无限接近于平衡态，这个热力学过程就称为准静态过程(或平衡态过程)。1.热力学过程：热力学系统的状态随时间变化的过程。3.准静态过程2.驰豫时间：热力学系统从一个平衡态转化到另一个平衡态所需要的时间。§8-1热力学第一定律与常见的热力学过程如果过程进行的中间态不能看作是平衡态，则这个过程就是非静态过

2、程。4(1)准静态过程为理想过程。(2)如果实际过程进行得无限缓慢，则可视为准静态过程。(3)准静态过程可以用宏观参量图(状态图)给予表示。如对一定量的气体，处于平衡态时,其状态可用p、V来描述p-v图上一条曲线代表一个准静态过程。p-v图上一点代表一个平衡态；说明1pVO25一定量的理想气体，其内能只与温度有关,或者由系统的状态参量(p,V)唯一确定。所以2.理想气体的内能：二.态函数——内能1.态函数由系统状态参量唯一确定的物理量称为态函数。态函数与过程无关。内能是状态的单值函数-----态函数6三.过程量-----

3、功和热量1.功功是通过系统的宏观位移来完成能量的传递;是有规则运动能量与无规则运动能量之间的转换。准静态过程中功的计算：.........pSdx微小过程气体对外作的元功：dV对有限过程，体积V1V2，则气体对外作的功为=pdVdA=pSdx7(1)体积膨胀过程,dV>0,A>0,气体对外作正功。对体积压缩过程,dV<0,A<0,气体对外作负功，实际上是外界在对气体作功。(2)在p-V图上,功是曲线下的面积。曲线下的面积==ApV21V1V2dVp显然，即使初态和末态相同，但过程不同，气体对外作的功也是不同的-----功是

4、过程量。说明8热量是通过分子间相互碰撞来完成能量的传递;是无规则运动能量之间的转换。2.热量当系统与外界有热传递时，热量的计算：其中，c为比热容(1)热量传递的方向用Q的符号表示：Q>0，系统从外界吸收热量；Q<0，系统向外界放出热量。(2)热量是过程量。其中，C为摩尔热容或说明Q单位：焦耳J(1cal=4.1855J)9Q=(E2-E1)+A四.热力学第一定律无限小过程：dQ=dE+dA上式中：①Q>0表示系统吸收热量，Q<0表示系统放出热量；②A>0表示系统对外界作功，A<0表示外界对系统作功；③E2-E1>0表示系统内

5、能增加，E2-E1<0表示系统内能减少。设系统从初态到末态的某一过程中，吸收热量为Q，对外做功为A，初态的内能为E1，末态的内能E2，则热力学第一定律应用时只需要初态和终态是平衡态，至于过程中所经历的各个态并不需要一定是平衡态。10例1刚性双原子分子气体经图示过程abca,求各分过程之A、E和Q及整个过程abca气体对外作的净功。解过程ab:Aab=abcP(atm)4V(l)213o=405.2JEab==-506.5JQab=Eab+Aab=-101.3J过程bc:Abc=pb(Vc-Vb)=-202.6JEbc

6、==-506.5JQbc=Ebc+Abc=-709.1J11Qca=Eca+Aca=1013JabcP(atm)4V(l)213o过程ca:Aca=1013J整个过程abca对外作的净功：A=Aab+Abc+Aca=405.2-202.6+0=202.6J=202.6JEca==0或A=abc的面积正循环：系统吸热对外做功，这是热机的工作原理12例2如图所示，一定量气体经过程abc吸热700J,问：经历过程abcda吸热是多少？解Q=E2-E1+A过程abc:700=Ec-Ea+Aabc=过程abcda吸热:Q=Ea

7、-Ea+Aabcda=Aabcda=Aabc+Ada=700-3×4×102=-500J=曲线abc下的面积P(×105pa)4V(×10-3m3)114oabcdQ<0表示系统对外放热逆循环：外界对系统做功，系统放热，这是制冷剂的工作原理13五.摩尔热容1.等体摩尔热容CV等体过程，dV=0，摩尔热容：1摩尔物质温度升高(或降低)1K时,它所吸收(或放出)的热量。理想气体的等体摩尔热容只与分子自由度有关。由热力学第一定律系统和外界之间的热传递会引起系统温度的变化，这一温度的变化和传递热量的关系用热容量表示。142.等压摩尔

8、热容CppdV=RdT等压过程，p=常量，于是思考Cp>CV?由理想气体状态方程上式又称为迈耶公式。理想气体的等压摩尔热容只与分子自由度有关。15对于理想气体分子,单原子=5/3=1.67,刚性双原子气体=7/5=1.40,刚性多原子气体=8/6=1.33。3.比热容比(绝热系数)引