最新大学物理热力学基础课件ppt.ppt

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1、大学物理热力学基础热力学系统：大量微观粒子（分子、原子等）组成的宏观物体。外界：热力学系统以外的物体。系统分类（按系统与外界交换特点）：孤立系统：与外界既无能量又无物质交换封闭系统：与外界只有能量交换而无物质交换开放系统：与外界既有能量交换又有物质交换5-1热力学第一定律当热力学系统在外界影响下，从一个状态到另一个状态的变化过程，称为热力学过程，简称过程。一、准静态过程例：推进活塞压缩汽缸内的气体时，气体的体积，密度，温度或压强都将变化，在过程中的任意时刻，气体各部分的密度，压强，温度都不完全相同。比较a,b下的面积可知，功的数值不仅与初

2、态和末态有关，而且还依赖于所经历的中间状态，功与过程的路径有关。——功是过程量由积分意义可知，功的大小等于p—V图上过程曲线p(V)下的面积。热量在热传递过程中,系统吸收或放出能量的多少。热量是过程量1mol物质升高1K所吸收的热量。摩尔热容摩尔物质吸收的热量摩尔热容Cm为过程量定压摩尔热容定容摩尔热容三、热力学第一定律某一过程，系统从外界吸热Q，对外界做功W，系统内能从初始态E1变为E2，则由能量守恒：Q>0，系统吸收热量；Q<0,系统放出热量；W>0，系统对外作正功；W<0,系统对外作负功；E>0，系统内能增加；E<0,系统内能减

3、少。规定对无限小过程对于准静态过程，如果系统对外作功是通过体积的变化来实现的，则热力学第一定律另一表述：制造第一类永动机(能对外不断自动作功而不需要消耗任何燃料、也不需要提供其他能量的机器)是不可能的。5-2热力学第一定律对理想气体的应用1.等容过程V=恒量，dV=0，dW=pdV=0，T2T1pV0ab则定容摩尔热容为一、四个基本过程2.等压过程p=恒量12pOV2V1V等压过程中系统吸收的热量一部分用来增加系统的内能，一部分用来对外做功。迈耶公式绝热系数在等压过程，温度升高1度时，1mol理想气体多吸收8.31J的热量，用来转换为膨胀

4、时对外做功。定压摩尔热容为3.等温过程T=恒量，dT=0，dE=0。pVp1p2IIIOV2V1等温过程中系统吸收的热量全部转化为对外做功，系统内能保持不变。4.绝热过程系统不与外界交换热量的过程。绝热过程中系统对外做功全部是以系统内能减少为代价的。pVp1p2IIIOV2V1由热力学第一定律和理想气体状态方程，可得绝热方程泊松方程pVp1p2IIIOV2V1绝热过程的功气体绝热自由膨胀气体真空Q=0，W=0，△E=0气体温度升高?降低?还是不变?理想气体再次达到平衡态时温度复原,但此过程不是等温过程!气体绝热自由膨胀气体真空Q=0，W=

5、0，△E=0实际气体再次达到平衡态时温度一般不会复原!实际气体内能=分子热运动动能+分子间势能若过程中分子平均力以斥力为主,温度升高!斥力做正功,势能减小,内能不变,动能增加.若过程中分子平均力以引力为主,温度降低!引力做负功,势能增加,内能不变,动能减小.绝热线与等温线比较绝热线等温线等温绝热绝热线比等温线更陡。等容过程等压过程等温过程绝热过程例:1mol单原子理想气体,由状态a(p1,V1)先等压加热至体积增大一倍，再等容加热至压强增大一倍，最后再经绝热膨胀，使其温度降至初始温度。试求：(1)状态d的体积Vd；(2)整个过程对外所作的

6、功;(3)整个过程吸收的热量。解：(1)根据题意根据物态方程oVp2p1p1V12V1abcd根据绝热方程(2)先求各分过程的功oVp2p1p1V12V1abcd(3)计算整个过程吸收的总热量有两种方法方法一：根据整个过程吸收的总热量等于各分过程吸收热量的和。oVp2p1p1V12V1abcd方法二：对abcd整个过程应用热力学第一定律：oVp2p1p1V12V1abcd系统经历一系列变化后又回到初始状态的整个过程叫循环过程，简称循环。循环工作的物质称为工作物质，简称工质。循环过程的特点：E=0若循环的每一阶段都是准静态过程，则此循环可

7、用p-V图上的一条闭合曲线表示。pVabcd沿顺时针方向进行的循环称为正循环。沿逆时针方向进行的循环称为逆循环。二、循环过程1.循环过程的特点正循环工质在整个循环过程中对外作的净功W等于曲线所包围的面积。整个循环过程工质从外界吸收热量的总和为Q1放给外界的热量总和为Q2(取绝对值)正循环过程是将吸收的热量中的一部分Q净转化为有用功，另一部分Q2放回给外界。W逆循环工质在整个循环过程中对外作的净功W等于曲线所包围的面积。整个循环过程工质放给外界的热量的总和为Q1(取绝对值)，从外界吸收热量总和为Q2W热机性能的标志之一是效率。热机:通过工质

8、使热量不断转换为功的机器。2.热机效率热机效率W3.制冷系数制冷系数工质把从低温热源吸收的热量和外界对它所作的功以热量的形式传给高温热源，其结果可使低温热源的温度更低，达到制冷的目的。吸热越多