热力学第一定律热力学第二定律资料讲解.ppt

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1、热力学第一定律热力学第二定律V→0，过程中的每一时刻气体能重新达到新的平衡态——准静态过程特点：每一时刻均有确定的状态参量。P—V图示：二.功、热量、内能1.功(work)（1）气体作功的计算，压力功，见图psdxA＞0——系统对外作功A＜0——外界对系统作功（2）几何意义：P—V图,AB为某一热力学过程。红色区域的面积：曲线下总面积：可由面积求功。系统从状态a（P1V1）经不同的过程到达状态b（P2V2），系统对外界所作的功是不同的。功是过程量而不是状态量pvoabcdacb过程的功adb过程的功2.热量Q(qu

2、antityofheat)计算公式：Q=cm（T2－T1）=νCmol（T2－T1）Cmol——摩尔热容量：单位摩尔质量的气体温度改变一度所吸收或放出的热量。仅与状态有关内能的变化：与过程无关。Cmol、Q均与过程有关，是过程量。3.内能——分子热运动能量的总和。理想气体：三.热力学第一定律1.定律：设系统从Ⅰ态→Ⅱ态，作功A，吸热Q，内能变化ΔU，则有：Q=A+ΔE能量守恒方程无限小过程：dQ=dA+dE2.Q、A正负的约定Q＞0→吸热Q＜0→放热A＞0→系统作功A＜0→外界作功§2热力学第一定律对理想气体的应用

3、一.等容过程(isometricprocess)1.过程方程：2.A、Q、ΔU的计算∵ΔV=0∴A=0Q=νCV（T2—T1）而：Q=A+ΔE=ΔE可得：i的取值？对其他过程是否成立？二.等压过程（isobaric）1.过程方程2.A、Q、ΔE的计算由：三.等温过程（isothermalprocess）1.过程方程2.A、Q、ΔE的计算Q=νCP（T2--T1）ΔE=νCV（T2--T1）∵ΔT=0∴ΔE=0Q=A=νRTlnV2/V1等温过程Cmol=?四.绝热过程1.A、Q、ΔE的计算Q=0A=-ΔE=-νCV

4、（T2-T1）2.过程方程dE=νCvdT=-dA=-PdV（1）PdV+Vdp=νRdT（2）联立（1）（2）得（CV+R）PdV=-CVVdp得：CpPdV=-CVVdp令则有解得由可得3.绝热线与等温线pVpV0((pV,绝热线等温线KQKT绝热线较陡如何判别绝热线与等温线？例题:m=2.8×10-3kgp=1atmt=270c氮气，经历如图所示的过程，V4=½V3，求整个过程的内能的变化，功，热量。(Cv=2.5R)pVo123v1v3v4解：P—V图示求出各状态的参量=2.46x10-3m3E4－E1=ν

5、CV(T4－T1)=312J等容过程：A1=0等温过程：等压过程：A=A1+A2+A3=449JΔE=Q－A=312JQ=Q1+Q2+Q3=761J§7.3循环过程卡诺循环一循环过程1热机的工作原理以蒸汽机为例特点：①工作物质（水蒸汽、液态水）②工作物质从外界吸热，增加内能，一部分对外作功③工作物质要回到原来状态，内能的另一部分以热量的形式放到一个温度较低的冷凝器里去。④以上过程循环不已地进行2定义：如果一系统从某一状态出发，经过任意的一系列过程，最后又回到原来的状态，则称此一系列过程为循环过程。3正循环及循环效率

6、规定：顺时针循环→正循环ABCDA热机逆时针循环→逆循环ADCBA致冷机或热泵分析正循环和逆循环的特点。逆循环：体积膨胀系统对外作功。A=?正循环：体积压缩，系统对外作负功。整个过程：ΔE=0由能量守恒：A净=Q净=Q1－│Q2│循环效率：由于Q2不为零，Q1不能为无穷大，∴η＜1二卡诺循环准静态卡诺循环：由两个等温过程和两个绝热过程组成的循环过程。①1→2等温膨胀过程ΔU=0②2→3绝热过程③3→4等温压缩过程│Q2│④4→1绝热压缩整个循环中内能不变A=Q1－│Q2│（2→3）（4→1）或则有：→仅适用于卡诺循

7、环说明：①η卡仅由T1、T2决定②T1越大、T2越小越高。η卡＜1③例题：1mol单原子理想气体作如图所示的循环，AB为等温线，求循环效率。解ABCBCA净功：吸热：§7.4逆循环——致冷机和热泵一.制冷机特点：外界做功，从低温热源吸热Q2，向高温热源放热Q1。C--毛细节流阀 B--冷凝器 D--冷库  E--压缩机制冷系数：卡诺制冷机（逆循环）：不同制冷温度时，冰箱的效率不同。例题一卡诺制冷机，从零度的水中吸取热量，向270C的房间放热，假定将50kg的00C的水变成了00的冰。试问（1）放于房间的热量有多少（

8、2）使制冷机运转所需的机械功为多少？解：(1)Q2=3.35x105x50=1.665x107J(2)T2=263K多做的功为2.34x106－1.65x106=6.9x105J二.热泵热泵是把热量由低温物体抽到高温物体的装置，它的工作原理与致冷机相同。致冷机是让工作物质从低温物体处吸热，使低温物体的温度更低；而热泵是让工作物质向高温物体放热，使高温物体的温