最新大学物理第五章教学讲义ppt课件.ppt

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1、大学物理第五章5.1热力学第一定律及其应用5.1.1热量功和热力学能5.1.3准静态过程5.1.2热力学第一定律5.1.4理想气体的等体过程、等压过程和等温过程5.1.5气体的摩尔热容5.1.1热量功和热力学能热力学能是表征热力学系统状态的物理量．1.热力学能E（内能）系统热力学能的增量只与系统的起始和终了状态有关，与系统所经历的过程无关，是温度的单值函数．3.热量Q系统与外界之间由于温度差异而传递的能量叫做热量．B.热传递热力学系统与外界交换能量的方式A.做功2.功W系统体积变化引起的能量交换．注意功是过程量，其数值大小与过程有关，只给定初态

2、和末态并不能确定功的数值．或热力学第一定律可以应用于气体、液体和固体系统，研究它们的变化过程．5.1.4理想气体的等体过程、等压过程和等温过程1.等体过程气体体积保持不变的过程叫做等体过程．0PVP1V等体线P2在等体过程中，系统从外界吸收的热量全部用于增加系统的热力学能；2.等压过程气体压强保持不变的过程叫等压过程．0pVpV12等压线V在等体过程中，系统从外界吸收的热量全部用于增加系统的热力学能；在等压过程中，第一定律的表示式为系统对外所做的功为气体在等压过程中所吸收的热量一部分转换为热力学能的增量,一部分转换为对外所做的功．即3.等温过程

3、温度保持不变的过程叫做等温过程．（热力学能只取决于温度）0pVp1p2V2V1pdV等温过程中气体吸收（或放出）的热量是：在等温膨胀过程中，理想气体所吸收的热量全部转换为对外所做的功．定义1摩尔的某种物质温度升高(或降低)1K所吸收（或放出）的热量．同一气体在不同的过程中有不同的热容．1.等体摩尔热容等体摩尔热容5.1.5气体的摩尔热容设：1摩尔气体在等体过程中吸取热量温度升高任意质量的理想气体的热力学能增量为：2.等压摩尔热容等压摩尔热容设：1摩尔气体在等压过程中吸取热量温度升高对于1mol理想气体在等压过程中所以理想气体的等压摩尔热容较等体

4、摩尔热容大一恒量R．3.比热容比5.1.6理想气体的绝热过程系统与外界无热量交换的过程叫绝热过程．在绝热过程中定义热力学第一定律为0pVp2V2V1p1等温线绝热线气体从状态经绝热过程变化到状态时上式表明，在绝热过程中，系统对外作功完全依靠自身热力学能的减少．0pVp2V2V1p1等温线绝热线由（2）得——理想气体的绝热方程例.如图所示，系统从状态a沿acb变化到状态b，有334J的热量传递给系统，而系统对外作的功为126J．（1）若沿曲线adb时,系统作功42J，问有多少热量传递给系统？（2）当系统从状态b沿曲线bea返回到状态a时，外界对系

5、统作功84J，问系统是吸热还是放热？传递了多少热量？（3）若Ed-Ea=167J，求系统沿ad及db变化时，各吸收了多少热量？解:（1）若沿曲线adb时，系统作功42J，问有多少热量传递给系统？（2）当系统从状态b沿曲线bea返回到状态a时，外界对系统作功84J，问系统是吸热还是放热？传递了多少热量？负号表示放热（3）若Ed-Ea=167J，求系统沿ad及db变化时，各吸收了多少热量？例2.设有5mol的氢气，最初状态的压强为1.013105Pa、温度为20ºC，求在下列过程中，把氢气压缩为原来体积的1/10需要作的功：（1）等温过程；（2）

6、绝热过程；（3）经这两过程后，气体的压强各为多少？解：绝热过程等温过程（1）等温过程中如图所示绝热过程等温过程（2）气体为双原子气体，即=1.41，所以，在绝热过程（1—2）中所作的功为：（3）对于等温过程：对于绝热过程：5.2循环过程卡诺循环5.2.1循环过程5.2.2卡诺循环5.2.1循环过程系统经过一系列变化后又回到原来状态的过程叫循环过程．若循环过程为一准静态过程，则在p－V图上可用一封闭曲线表示．1.定义0pV正循环——按顺时针方向进行的循环．热机——工作物质作正循环的机器．如：蒸汽机、内燃机逆循环——按逆时针方向进行的循环．致冷机

7、——工作物质作逆循环的机器．如：冷冻机2.循环的分类系统经过一个循环后，热力学能无变化．3.循环过程的特点4.热机效率和致冷系数A.热机效率设在一次循环中，系统从外界得到的热量为Q1，放出的热量为Q2，对外所作的功为W，则B.致冷系数设在一次循环中，外界对系统作功W，系统从低温处所吸收的热量为Q2，系统放出的热量为Q1致冷系数为：5.2.2卡诺循环一种理想的、效率最高的循环过程．1.定义（1）等温膨胀（2）绝热膨胀（3）等温压缩（4）绝热压缩2.卡诺循环pV0DCBp1Ap2p4p3V1V23.计算每一步的功和热低温热源T2高温热源T1以理想

8、气体为工质，其质量为M，摩尔质量为从热源T1吸热Q1，并全部转换成功Q1Q2（1）AB（2）BC向低温热源T2放热Q2（3）CD低温热源T2高温热源T