第七章热力学09.4.21.ppt

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1、第7章热力学基础§7-1内能功和热量准静态过程§7-2热力学第一定律§7-3气体的摩尔热容量§7-4绝热过程§7-5循环过程卡诺循环§7-6热力学第二定律§7-7热二定律的统计意义玻尔兹曼熵§7-8卡诺定理克劳修斯熵1§7－1功热量和内能准静态过程一、功热量内能１、功(1)在热力学中，功的定义与力学中一样，也是与物体的宏观位移相联系。(2)功使系统的机械运动状态变化，也能使系统的热力学状态（内能）发生变化。(3)功是系统与外界交换能量的一种方式，是系统与外界交换的能量的量度，与变化过程紧密相关，故而功是

2、过程量。2２、热量（１）当系统与外界有温差时，系统与外界传递无序热运动能量的方式叫做热传递。（２）热传递也是使系统的热力学状态发生改变的方式。（３）通过热传递方式交换的能量称为热量。交换的热量与过程密切相关，故热量也是过程量。※热力学系统与外界交换能量有两种方式做功、热传递功和热量都是能量变化的量度：(4)在热学中，功是外界有序运动的能量与系统无序热运动能量之间的转换。3理想气体内能的增量是温度的单值函数，只与始末状态的温度有关，而与过程无关。实验表明：只要系统的始末状态相同，外界与系统交换的能量是相同

3、的，不论方式和具体过程如何。理想气体内能３、内能单位：焦耳J热、功转换关系为1cal＝4.18J4二、准静态过程原平衡态一系列非平衡态新平衡态系统从一个热力学状态变化到另一个状态,称为热力学过程。←缓慢接近平衡态←快非平衡态52.准静态过程的实际意义？准静态过程:系统的每一状态都无限接近于平衡态的过程。例如，实际气缸的压缩过程：(t)过程～0.1秒～L/v=0.1米/100（米/秒）=0.001秒弛豫时间:从平衡态破坏到新的平衡态建立所需的时间。……“无限缓慢”实际气缸的压缩过程：可抽象成准静态压

4、缩过程。1.准静态过程的理论意义？……理想化模型！平衡态与过程的矛盾统一在“无限缓慢”上。6改变系统热力学状态的方法：1.作功2.传热﹤﹤(t)过程……准静态过程的条件3.准静态过程可以用P-V图上的一条曲线(过程曲线)来表示。过程曲线(平衡过程)74、准静态过程的功气体对外界作功：（忽略磨擦）(1)直接（由定义）计算法若A>0系统对外界作功若A<0外界对系统作功体积功(只对准静态过程)dA=PdVSPdldA8例.摩尔理想气体从状态1状态2，设经历等温过程。求气体对外所作的功是多少？【解】体积功

5、的几何意义是什么？1-3-2的功是不是此值？123功是过程量。只表示微量功，不是数学上的全微分；因为它的积分不仅与始、末状态有关，还与经历什么过程有关。9(2)间接计算法（由相关规律）由热力学第一定律Ｑ＝E＋A→A通过作功改变系统热力学状态的微观本质：分子无规则运动的能量分子有规则运动的能量10定体过程Cv─定体摩尔热容量定压过程Cp─定压摩尔热容量5、准静态过程的热量11§7-2热力学第一定律§7-3气体的摩尔热容量一般情况下，系统状态变化时，功和热量的交换常常是同时进行的。一系统从状态I（其对应的

6、内能为E1），变化到状态II（对应的内能为E2），从外界吸收的热量为Q，而整个过程中，系统对外做功为A，则由能量守恒律，得Q=（E2-E1）+A或dQ=dE+dA即，系统吸收的热量，一部分转化成系统的内能；另一部分转化为系统对外所做的功。这就是热力学第一定律。一、热力学第一定律热力学第一定律是包括热现象在内的能量转化与守恒定律。12各物理量的单位统一用国际单位制（SI）符号规定13二、热容量与摩尔热容量（1）热容量：系统在某一无限小过程中吸收热量dQ与温度变化dT的比值称为系统在该过程的热容量(C)。单

7、位是焦/开(J/K)（2）比热（单位质量的热容量）热容量与比热的关系为C=MC比14过程不同，气体摩尔热容量Ｃm值有较大差异。热容量与摩尔热容量关系为摩尔热容量：1摩尔物质的热容量叫做摩尔热容量Cm一摩尔物质(温度T时)温度升高1开所吸收的热量。15三、理想气体摩尔热容1、定体摩尔热容量Cv对于理想气体：162、定压摩尔热容量Cp──此即迈耶公式17比热容比对理想气体刚性分子有：*：经典理论的缺陷18室温下CV,m/R，Cp,m/R，理论值与的实验值的比较气体理论值实验值CV,m/RCp,m/RC

8、V,m/RCp,m/RHe1.52.51.671.522.521.67Ar1.52.51.671.512.511.67H22.53.51.402.463.471.41O22.53.51.402.553.561.40H2O341.333.004.361.33CH4341.333.164.281.3519四、热力学第一定律在理想气体等值过程中的应用1、等体过程热力学第一定律为在等体过程中，外界传给气体的热量全部用来增加气体的内能，系统对外不做