大学物理学第二版下册热力学资料

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大学物理学第二版下册热力学习题课2

可逆绝热过程:
TVr-1=C
V0 1 T1 ( ) T0 2 2 / 3 T0 476K V1
V0 1 2 T2 ( ) T0 V2 3
2/ 3
A外 1.3 103 J
T0 229K
扩散是不可逆过程！
源自文库
(2)考虑全过程: 搁板抽去后扩散过程，A=0,Q=0.应用热力学第一定律：
[mC冰 (T2 T1 ) m冰 mC水 (T3 T2 )]
湖水的熵变: 系统的总熵变:
Q S4 14.5 ( J/K) T3
S S1 S2 S3 S4 0.71(J/K)
Ⅰ
A
Ⅱ
1mol,i=3 T0=300K V0=l03
1mol,i=3 A T0=300K V0=l03
1mol,i=3 1mol,i=3 T0=300K A T0=300K V0=l03 V0=l03
T1 A l03/2
T2 V0=3l03/2
解:初态如图,隔板移动后 (1)外力作功:
A外 E1 E 2 i i R(T1 T0 ) R(T2 T0 ) 2 2 3 R(T1 T2 2T0 ) 2
C
#1a0801014e
关于气体分子的平均自由程，在器壁尺寸足够大的情况下，下列几种陈述中最恰当的是

大学物理课件：热力学基础

显然
C Mc C
C
M

c c
热容量与过程有关，常见的有：
(dQ)V dQ （V不变过程）定义4： CV ( )V ,mol dT dT ——定容摩尔热容 (dQ) P dQ （P不变过程）定义5： CP ( ) P ,mol dT dT ——定压摩尔热容
P
椭圆面积 ab
1 A V1 P 2 PV1 1 1 4
2P 1
a
b
V
P1 V1
2V1
二、热量 1、历史回顾除做功外，系统与外界交换能量还有另一种方式即传热。什么是热量？其本质如何？曾经是历史上长期争论的问题。在17世纪，温度和热量两概念混淆不清。一些人认为温度计测出的不是热的程度，而是热的数量，因为等量的水混合后，温度取平均值（温度的变化即热量的变化？）。荷兰化学家布尔哈夫提出不同的物质等量混合后会怎样？“等量”是“等质量”，还是“等体积”？混合后的温度都不取平均值。称为“布尔哈夫疑难”。
举例2：热传导，气体由 T1 T2 中间过程中，气体各部分温度不同，近热源温度高，上部温度低。非静态过程
设想：
准静态
气体分别与无限多温差无限小的热源接触升温从 T1 T2。无限缓慢。气体各部分温差不计，温度均匀。
准静态过程
2、实际过程的抽象近似实际过程并非无限缓慢，准静态过程有意义吗？许多情况下，可作准静态过程处理。“无限”只有相对意义!

大学物理热力学教学课程资料

热力学的应用：在工程、化学、生物等领域都有广泛的应用如热机、制冷、热处理、化学
反应等。
热力学的意义：揭示了自然界的基本规律为人类认识自然、改造自然提供了理论基础。
等温过程和绝热过程
等温过程：系统与外界保持恒温能量交换形式为热能
绝热过程：系统与外界没有热交换能量交换形式为功
热力学的应用领域和实例
热机：如蒸汽机、内燃机、燃气轮机等利用热力学原理进行能量转换
制冷与空调：利用热力学原理实现制冷和空调系统的设计、运行和维护
热处理：如金属热处理、陶瓷烧结等利用热力学原理控制加热和冷却过程
热力学在环境科学中的应用：如大气污染、全球变暖等利用热力学原理进行研究
热力学在生物医学中的应用：如生物热力学、生物热力学工程等利用热力学原理进行生物医学研究
热力学第一定律
热力学第一定律是热力学的基本定律之一描述了能量守恒定律在热力学中的应用。
热力学第一定律指出在一个封闭系统中能量既不会凭空产生也不会凭空消失只能从一种形式转化为另一种形式。
热力学第一定律的数学表达式为：ΔU=QW其中ΔU表示系统的内能变化Q表示系统吸收的热量W表示系统对外做的功。
源自文库
热力学第一定律的应用广泛包括热机效率的计算、热力学循环的分析等。
热力学第二定律
热力学第二定律是热力学的基本定律之一描述了热量的传递和转换规

大学物理第6章热力学基础课件讲义

热力学第一定律
表明：系统从外界吸收的热量，一部分转化为系统的内能，另一部分转化为系统对外所做的功。热力学第一定律是包括热现象在内的能量转换与守恒定律，适用于任何系统的任何过程。
-------------------------------------------------------------------------------
2. 准静态过程可用过程曲线来表示
p－V图上，一点代表一个平衡态，一条连续曲线代表
一个准静态过程，箭头的方向为过程进行的方向，这条曲线称过程曲线，这条曲线的方程称过程方程。
p
等容线
等温线
0
p－V图
等压线 V
-------------------------------------------------------------------------------
p是绝对值，dV是代数值。
气体膨胀时： dV>0， dW>0，系统对外界做正功气体被压缩时： dV<0， dW<0，系统对外界做负功，或者说外界对系统做正功。
若系统从初态Ⅰ经过一个准静态过程变化到终态Ⅱ，则系统对外界所做的总功为
W dW V2 pdV

V1
表明功是过程量，不是状态量。
(2)利用热力学第一定律
传热的微观本质是

东北大学大学物理二第十三章热力学基础课件

13-4 理想气体的等温过程和绝热过程一、等温过程
1.等温过程的特点 (1)温度恒定, 内能保持不变。恒温热源 T
p1V1 p2V2 常量
dE 0
(2)当气体膨胀时, 气体从恒温热源吸收的热量全部用来对外作功。当气体被压缩时,外界对其所作的功全部以热量的形式由气体传递给恒温热源。
1.热容
dQ 的热量。用C表示。单位: J· -1。 C d T K
2.比热容(比热)
单位质量的热容称为比热容。用c 表示，单位：
系统温度升高一度时所需要
J· -1· -1。 K kg
3.热容和比热容的关系
C mc
m：系统质量
15
4.摩尔热容量Cm
1mol的物质温度升高一度所吸收的热量称为该物
注：热力学第一定律是实验经验的总结，是自然界的普遍规律。
11
4.准静态过程
d Q d E p dV
5.热量Q是过程量
P
A E1
Q E 2 E1 p d V
V2 V1
B E2
6.功和热的转换
O P ,V 1 1
P2 ,V2 V
(1)功与热之间的转换不是直接进行的。 (2)系统从外界吸热，系统内能增加，系统对外作功，系统内能减少。
V2
1 ( p ,V , T ) 1 1

大学物理热学课件(基础物理)第一章(热力学系统的平衡态及状态方程)

态函数：可由独立变化的状态参量完全确定的状态参量或其他物理量. 如
p p(V ,T ),
V V (T , p),
T T ( p,V )
p-V-T三维曲面, 不便观察分析. 通常投影成p-V图, p-T图，V-T图。
25
理学院物理系陈强
第一章热力学系统的平衡态及状态方程
二.描述物质状态变化性质的物理量
§1-2.热力学系统及其状态参量
一.系统和外界
1. 热力学系统热力学所研究的具体对象，简称系统。系统由大量存在互作用的分子组成,如气缸内气体 2. 外界:系统以外的物体 3. 系统与外界可以有相互作用
系统
例如：热传递、质量交换等
15
理学院物理系陈强
第一章热力学系统的平衡态及状态方程
二.热力学系统的分类
热力学验证统计物理学，统计物理学揭示热力学本质
7
理学院物理系陈强
概论
参考书：
1、张三慧《热学》（工科，清华） 2、赵凯华《热学》（理科，北大） 3、秦允豪《普通物理学教程· 热学》第二版，高等教育出版社. 2004年6月. 4、包科达《热物理学基础》高等教育出版社. 2001年12月 5、常树人《热学》南开大学出版社. 2001年7月. 6、李洪芳《热学》第二版，高等教育出版社. 2001年1月 7、张玉民《基础物理教程丛书· 热学》科学出版社中国科学技术大学出版社. 2000年5月.

大学物理(II)下册教学课件：热力学过程

解氮气可视为理想气体，其液化过
程为绝热过程.
p1 50 1.01105 Pa p2 1.01105 Pa
T1 300K
氮气为双原子气体由表查得 1.40
T2
T1
(
p2 p1
)(
1)
/
98.0K
热机发展简介
1698年萨维利和1705年纽可门先后发明了蒸汽机，当时蒸汽机的效率极低 . 1765年瓦特进行了重大改进，大大提高了效率 . 人们一直在为提高热机的效率而努力，从理论上研究热机效率问题，一方面指明了提高效率的方向，另一方面也推动了热学理论的发展 .
然后又在等压过程中将体积压缩一半.试求氮气在全部
过程中的内能变化,所作的功以及吸收的热量,并画出
p-V 图.
p/atm
解：Ta 300K pa 1.013105 Pa 3
b
Va
mRTa Mpa
2.46 103 m3
2
1a
dc
Vb Va , p2 3.039 105 Pa
O
Va Vd Vc V/m3
)
气体做功为内能变化为
由热力学第一定律：
Q E W
(CV
,m
R )T 1 n
设多方过程的摩尔热容为 Cn,m
多方过程吸热： Qn Cn,mT
比较可得：

大学物理热力学

绝对零度时达到最有序的状态
03
此外，该原理还指出物质的绝对熵值不能为负值
8
气体分子运动论与理想气体的状态方程
气体分子运动论与理想气体的状态方程
该理论认为气体分子在不停地做无规则运动，分子间的碰撞也不
可避免
气体分子运动论是从微观角度研究气体分
子运动的基本理论
此外，气体分子运动论还可以解释气体的压强、温度等宏观性质
13
结论
结论
大学物理中的热力学部分是物理学中的重要内容之一，它为我们提供了研究热现象
的基本理论和方法
通过学习热力学的基本概念和基本定律，我们可以深入了解热现象的本质和规律，从而更好地应用这些理论来解决实际问题
同时，热力学的基本原理和方法也可以在其他学科领域得到广
泛应用
因此，学好大学物理中的热力学部分对于提高我们的科学素养和解决问题的能力都
态的过程
2
热力学的第一定律
热力学的第一定律
r
xxxxx
热力学的第一定律是能量守恒定律在热现象中的应用，其表述为：在一个封闭系统中，能量不能凭空产生或消失，只能从一种形式转化为另一种形式
数学表达式为：ΔE = Q + W，其中ΔE是系统能量的变化量，Q是系统吸收的热量，W是系统对外做的功
大学物理热力学

大学物理热学部分复习资料

d N ： v v d v 区间内的分子数（1）f v v 曲线
dN： vvdv区间内的分子
f (v)
N 数占总分子数的百分比
dN f vdv
N
1.速率分布函数：
f v dN
Ndv
dS
o vvdv v
dS f vdv
表示速率 v 附近单位速率区间的分子数占分子总数的百分比 .
vvdv区间
内的分子数
5/3/2019
10
Nf (v)
S
o v 1 v2 v
S v2 Nf vdv N v1 表示速率在 v1 v2
区间的分子数
3.麦氏分布函数
f v 42m kT3/2em 2kvT2v2
f (v)
fm ax
o vp
v
4.三种统计速率
M — — 气体的摩尔质量
2
p 3 nk 或
p 1 v2 3
n— — 分子数密度
其中： k

1 2
mv2
——分子的平均平动动能
温度公式
k

3 2
kT
5/3/2019
3
三、能量按自由度均分定理分子每一自由度所均 R8.31Jmol1K1
分的能量 — — 1 k T

大学物理化学经典课件2-3-热力学第二定律

大学物理化学经典课件2-3-热力学第二定律
目
CONTENCT
录
• 热力学第二定律的概述 • 热力学第二定律的表述与证明 • 热力学第二定律的应用 • 热力学第二定律的局限性与拓展 • 热力学第二定律的实验验证
01
热力学第二定律的概述
定义与性质
定义
热力学第二定律指出，不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其他影响，或不可能从单一热源取热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响。
01
自然过程的不可逆性是指自然发生的反应总是向着时间不可逆的方向进行。
02
例如，打碎的杯子不可能自发地重新组合起来，因为这样的过程需要消耗大量的能量和时间。
03Βιβλιοθήκη Baidu
这种不可逆性也是热力学第二定律的表现之一，因为它是基于熵增加原理的必然结果。
03
热力学第二定律的应用
热机效率的最大值
热机效率
热机效率是指热机将热能转化为机械能时的效率，其最大值受到热力学第二定律的限制。
VS
详细描述
卡诺循环实验是热力学第二定律的重要验证实验之一。该实验通过比较不同工作物质（如空气、水蒸气等）在相同温度下进行等温加热和等温冷却的能量转换过程，观察到热机效率总是小于100%，从而证明了热力学第二定律的正确性。
热量传递方向实验
总结词
通过热量传递方向实验，可以观察到热量自发地从高温向低温传递的现象，符合热力学第二定律。

大学物理下册第十一章热力学基础

对外作功
p(V2V1)M mR(T2T1)
QpEWpM m2i R(T2T1)p(V2V1)
M mi22R(T2T1)
可见吸收的热量一部分用来增加内能,一部分对外作功.
4.等压摩尔热容：
Cp (ddQT )dp0
热一的元过程 dQ (CVR)dT
CPCVR CP CV
等压下，除吸放热外，还要作功.
W23 p dV 0
W31
RT1
ln
V1 V2
27.7atm
L -2806J
E 1 2 M m 2 iR ( T 2 T 1 ) 5 2 0 .0 8 ( 9.6 2 7 45 .8 8 ) 1 7 a 0 t L 0 m
Q 1 2 W 1 2 E 1 2 4 1 0 0 1a 0 4 L t0 m
PdVP1V1P2V2
1
系统要对外做功，必须以牺牲自身的内能为代价．
p
4．P-V 图: 一条曲线.
绝热线比等温线陡.
绝热线 A
等温线
O
V
三、绝热线和等温线的比较
由 pV = C 和 pV = C' 得
绝热曲线的斜率
dp (dV)Q
p V
等温曲线的斜率
dp
p
(dV )T
V
p
I
p 等温线
绝热线 II

大学物理热学PPT课件

04 热力学应用
热机原理
热机原理概述
热机是利用热能转化为机械能的装置，其原理基于热力学第一定律和第二定律。热机通过吸热、膨胀、做功、压缩、放热等过程，将热能转换为机械能。
热机效率
热机的效率是衡量其能量转换效率的指标，通常用卡诺循环效率或实际循环效率来表示。提高热机效率的方法包括改善燃烧过程、减少热量损失、优化热机结构等。
塞贝克效应
塞贝克效应是指导体A和B组成的回路中，当A和B 之间存在温度差时，回路中将产生电动势的现象。利用塞贝克效应可以制成温差发电装置，将热能转换为电能。
汤姆逊效应
汤姆逊效应是指当电流通过具有温度梯度的导体时，导体内部将产生横向的温度梯度的现象。利用汤姆逊效应可以测量温度梯度或热量分布情况。
大学物理热学ppt课件
目录
• 引言 • 热学基础概念 • 热力学过程 • 热力学应用 • 热学实验 • 热学前沿研究
01 引言
热学的定义与重要性
01
热学是一门研究热现象的学科，涉及到热量传递、热力学过程等方面。在工业、能源、环境等领域，热学具有广泛的应用。
02
热学是物理学的一个重要分支，对于理解物质的性质和变化规律具有重要意义，也是许多工程技术和科学研究的基础。
热机效率实验
总结词
了解热机的工作原理和效率计算方法
详细描述

大学物理《热学·热力学》复习题及答案

P
（C）S1>S2；
（D）无法确定。
o
S1
S
2
V
[ ]
4.一绝热容器被隔板分为两半，一半是真空，另一半理想气体，若把隔板抽出，气体将进行自由膨胀，达到平衡后：（A）温度不变，熵增加；
（B）温度升高，熵增加；（C）温度降低，熵增加；
（D）温度不变，熵不变。
[ ]
5.用下列两种方法（1）使高温热源的温度 T1 升高ΔT ；（2）使低温热源的温度 T2 降低同样的ΔT 值。分别可使卡诺循环的效率升高1 和 2，两者相比：
( 1 ) 定容过程 , V 常量 , W 0 由 Q E W , M 知 Q E C ( ) 632 J T T 2 1 V

( 2 ) 定压过程 , P 常量 M 3 Q C ( ) 1 . 04 J 2 T 1 P T 10
5 P 10 Pa
2
b
c
1
a
d
2
3
2 3 V 10 m
解：（１）过程 ab 和 bc 为吸热过程。所吸热为 Q C T T C T T 1 V b a P c b 3 5 800 J P V P V P V P V b b a a c c b b 2 2
[ ]
7.一定的理想气体,分别经历了上图的 abc 的过程,（上图中虚线为 ac 等温线）,和下图的 def 过程（下图中虚线 df 为绝热线）,判断这两个过程是吸热还是放热。 P a （A）abc 过程吸热, def 过程放热； c （B）abc 过程放热, b def 过程吸热； V o （C）abc 过程和 def P d 过程都吸热；（D）abc 过程和 def e f 过程都放热。 [ ] V o

大学物理总复习——热学汇总

E 3RT
2
E 5RT
2
E 3RT
麦克斯韦速率分布函数：
f
v
dN Ndv
4 ( m 2 kT
) v e 3/2
2
m v2 2kT
---- 概率密度
明确表达式的物理意义：
(1)nf (v)dv
(2)
Nf
(v)dv
(3) n
v2 v1
f (v)dv (4)
N v2 v1
f (v)dv
气体的三种统计速率： a.最概然速率大小: vp
：任一宏观状态所对应的微观状态数，
是分子运动无序性的量度。等概率假设：对于孤立系各个微观状态出现的可
能性（概率）是相同的。
热力学系统平衡态对应于微观状态数最多的
状态，或者说一定条件下的平衡态对应于为最
大值的宏观态。
问题：非常大，理论上难于处理。
玻尔兹曼熵公式： S kln （状态量）
热力学第二定律的定量描述——熵增加原理在孤立系中所进行的自然过程总是沿着
自动地
5.一切自发过程都是不可逆的。
热力学第二定律一定要强调：
自然过程“自动，自发”不可逆性
练习
P122一、7 一容器内盛有1mol氢气和1mol氦气，经混合后，温度为127 O C ，该混合气体分子的平均速率为（）

大学物理学第二版下册热力学第二定律ppt课件

C
.
11
#1a0901018b
热力学第二定律表明,下列说法正确的是：
A.热量不可能从温度低的物体传到温度高的物体； B.摩擦生热的过程是不可逆的； C.功可以完全变为热量,而热量不能完全变为功； D.不可能从单一热源吸热使之全部变为有用的功； E.有规则运动的能量能够变为无规则运动的能量,但无
规则运动的能量不能变为有规则运动的能量.
.
16
Wn N!
n!(Nn)!
20
总分子数N
18 有n个分子处在左侧部分的微观状态数
16
14 W2N 总微观状态数
12
10
8
6
4
2
0 4个粒子分布 5个粒子分布 6个粒子分布
.
17
对应微观状态数目多的宏观状态其出现的概率大。
在一定的宏观条件下，各种可能的宏观态中哪一种是实际所观测到的？
对应于微观状态数最多的宏观状态就是系统在一定宏观条件下的平衡态。
玻耳兹曼的基本思路：系统的同一个宏观状态实际上可能对应于非常多的微观状态，而这些微观状态是粗略的宏观描述所不能加以区别的。
什么是宏观状态所对应的微观状态？
以气体自由膨胀中分子的位置分布为例
一个被隔板分为A、B相等两部分的
容器，装有4个涂以不同颜色分子。
AB
宏观状态：左右两部分各有几个分子

(大学物理基础)第三章热力学

总结词
能量转换方式
详细描述
热量和功是能量转换的两种方式。热量是在热传递过程中传递的能量，而功则是力对距离的累积作用。在封闭系统中，热量和功的总量与系统能量的变化相等。
第一定律的数学表达式
01
第一定律的数学表达式为：dE=dQ+dW
02
总结词：数学表达
03
详细描述：第一定律的数学表达式是热力学中重要的公式之一，它表示系统能量的变化等于系统吸收的热量和系统对外界所做的功之和。这个公式是能量守恒原理的具体表现形式，是研究热力学问题的基础。
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THANKS
04
热力学第三定律
热力学第三定律的表述
热力学第三定律有多种表述方式，其中最常用的是“绝对零度不能达到原理”和“熵增加原理”。
“绝对零度不能达到原理”指的是在绝对零度下，任何物质系统的熵值都为零，即系统处于最有序状态，无法再降低温度。
“熵增加原理”则是指在一个封闭系统中，熵值总是不断增加的，即系统总是向着更加无序的方向发展。
热力学第二定律
描述了自然过程中不可逆的方向性，即自发过程总是向着熵增加的方向进行。
麦克斯韦关系式和热流方程
要点一
麦克斯韦关系式
要点二
热流方程
描述了热力学函数之间的导数关系，是偏微分之间的转换关系，对于分析热力学过程和平衡态非常关键。