4.理想气体、实际气体、绝热过程
理想气体的绝热过程
理想气体准静态卡诺循环由两个等温过 程和两个绝热过程组成。
AB过程：
Q1
m M
RT1 ln
V2 V1
CD过程：
Q2
m M
RT2
ln
V3 V4
BC和DA过程：
P
A
Q1 T1 B
D Q2 T2
C
Q0
V1 V4 V2 V3 V
W 1 Q2
Q1
Q1
1 T2 ln V3 V4
PV
两边积分： ln P ln V C
ln PV C
PV C1 PV m RT
M
消去P： 消去V：
TV 1 C2 P 1T C3
等容
=0 dV=0 dA=0
等 压 dP=0
等 温 dT=0 dE=0
绝 热 dQ=0
PV图
Q（方程） 能量转换(Q)
TA TB
TC
1 TC (1 TA TB )
TB TA
TB TA
1 TC (TB TA ) 1 TC
TB (TB TA )
TB
例题、计算奥托机的循环效率。c d, eb为 等容过程； bc，de为绝热过程。
解：
P
Q1
m M
CV
(Td
Tc
)
吸热
d
m
V
TB VB
TC VC
绝热：
TAVA 1 TDVD 1 TBVB 1 TCVC 1
TA (VA ) 1 TD (VD ) 1
TB VB
TC VC
消去V得：
TD
TA TB
物化热力学第一定律答案
物化热力学第一定律答案思考题解答1.在298.15K，p时，下列反应分别于烧杯中和在原电池中对外放电来实现，并分别称为途径a和b，过程的热及焓变分别用Q和ΔH表示Ha,QaZn()+CuSO4(aq)则以下结论能成立的是()A.ΔHa=ΔHbB.Qa=QbC.ΔHb=QbD.ΔHa<Qa解答：答案为A。
焓H是状态函数，两个过程的始终态一样，所以状态函数的变化量一样。
2.对于理想气体，Q可写成下式：Q=CVdT+(明δQ 不是全微分，而QTnRTV)dV，其中CV只是T的函数，试证Hb,QbCu()+ZnSO4(aq)是全微分。
解答：状态函数在数学上是单值连续函数，具有全微分性质。
具有全微分性质的函数显示下述特性：设函数Zf(某,y)，则ZZdZd某dyMd某Ndy某yy某特性(1)：循环积分等于零，即dZ0表示该函数是单值的，Z仅决定于始、终态，而与积分途径无关。
特性(2)：具有对易关系，即MNy某y某这是全微分的充要条件，可以用于检验某函数是否是全微分性质，某物理量是否为状态函数。
(1)QCVdT(（理想气体：CVnRTV)dVnRT/VnR）0，而0TVTVV上述两式不等，不符合对易关系，因此，Q不具全微分性质，Q不是状态函数。
QTCVnRdTdVTV(2)理想气体：CV/T0,VTnR/V0TV上述两式相等，符合对易关系。
因此，QT具有全微分性质。
3.在101.325kPa和373.15K条件下，1mol水定温蒸发为水蒸气，假设水蒸气为理想气体，因为系统的温度不变，所以U=0，Qp=CpdT=0。
这一结论是否正确，为什么？解答：不正确，这两个公式都不适合包含相变的过程。
4.试证明理想气体绝热过程的功可用下式表示：Wp2V2p1V11其中CpCV解答：绝热过程，Q0WUCV(T2T1)CV(p2V2pV)11nRCV(pV22pV)1CpCV1p2V2p1V15.如下图所示，AB为定温可逆过程，AC为绝热可逆过程。
工程热力学第四章理想气体热力过程教案
第四章 理想气体的热力过程概 述热能⇔机械能的相互转化是靠工质在热力设备中吸热、膨胀、压缩等状态变化的过程来实现的，这个状态变化的过程就是热力过程，那么，在前面第一章研究的平衡状态，第二章研究理想气体的性质以及第三章研究分析开、闭口系热力状态变化的工具——热力学第一定律都是为这一章打基础。
前面第三章已提到过相同的工质在相同的温度下，不同的热力过程，能量转化的状况是不同的。
P V q q >，00v p w w ==膨技，，因此工程上实际过程多种多样、复杂、多变，不是可逆过程，据传递能量的工质不一不可能一一加以研究，何况逐个研究不总结规律性的知识用途也不大。
因此，我们仍采用热力学常用的方法，对复杂多样的热力过程进行合理化的假设。
认为是理想气体的可逆过程，这就是我们下面要研究的理想气体○V ○P ○T ○S 。
○P ：例如各种环热设备，工质一面流动一面被加热，流动中克服阻力的压力降与其压力相比小很多，故认为压力不变。
○V ：汽油机工作时，火花塞一点火，气缸内已被压缩的可燃混合气即燃烧，在一瞬间烧完，这期间气缸与外界无质量交换，活塞移动极微，可近似定容过程。
○T ：如往复式压气机，气体在气缸中被压缩时温度升高，为了省功气缸周围有冷却水套，若冷却效果好，气缸中温度几乎不变，可近似定温过程。
○S ：例气缸中燃烧产物在气缸中膨胀对外作功过程，由于工质与外界交换的热量很少可略去不计，认为是定熵过程。
上述过程实际上是略去次要因素后的一个等同特征，就是过程中有一个状态参数不变，对理想气体()u f t = ()h f t =这研究起来就方便很多，而且只有实际意义。
4—1 研究热力过程的目的及方法一． 目的1．实现预期的能量转化，合理安排热力过程，从而来提高功力装置的热经济性。
2．对确定的过程，也可预计热→功之多少。
二．解决的问题1．根据过程特点，寻找过程方程式 2．分析状态参数在过程中的变化规律3．确定热功转化的数量关系，及过程中,,u h s ∆∆∆的变化 4．在P —V ，T —S 图上直观地表示。
4-4理想气体的几个典型过程
在等压过程中,系统从外界吸收的热量,一部分 用来增加系统的内能,另一部分用于系统对外界做 功.
第四章 热学基5础
4－4 理想气体的几个典型过程
过程方程 V 常量 T
Qp E2 E1 pV2 V1
p
等 压
p
( p,V1,T1) ( p,V2,T2)
1
2
膨
W
胀
o V1
V2 V
p
PA
B
*
*
TB TA
O
V
第四章 热学基17础
4－4 理想气体的几个典型过程
例 4-2 如图所示，某理想气体由状态Ⅰ p1,V1,T1 绝 热膨胀至状态Ⅱ p2,V2,T2 ，再由状态Ⅱ等体升压至
状态Ⅲ p3,V2,T3 .若该气体从状态Ⅱ至Ⅲ的过程中，
从外界所吸收的热量恰好等于从状态Ⅰ至Ⅱ的过程中，
dQp
dT
1 mol
质量为 m 、摩尔质量为 M 的理想气体
dQp
m M
C p ,m dT
Qp
m M
Cp,m
T2
T1
第四章 热学基8础
4－4 理想气体的几个典型过程
Qp
m M
Cp,mQpT
m MM
C pp,,mmTT2 T1Mm
Cp,m
T2 T1
m
Qp M
CV ,m R T2 T1
定压摩尔热容和定体摩尔热容的关系
迈耶公式 Cp,m CV ,m R
摩尔热容比
Cp,m
CV ,m
第四章 热学基9础
4－4 理想气体的几个典型过程
气体绝热节流
什么？
h
1 cp
T
v T
p
v
h hBiblioteka h0 0 0– 取决于节流前的气体状态
– 理想气体
dh
cpdT
T
v T
p
vdp
v v T T
pv RT
T不变 T降低 T增加
获得低温的方法--绝热节流
• 微分节流效应
– 三种情况的内在机理
dh du d pv 0
即du d ( pv)
– 只有低于上转化温度后，节流才降温
获得低温的方法--绝热节流
• 转化温度与转化 曲线
– 实践证明，当 p pmax 时出现一条转化温度 的曲线。
– 如节流前气体状态在 区间p 内pm，ax,则Tin"v节 T流后Tin' v产 生制冷效果。
获得低温的方法--绝热节流
思考题： • 微分节流效应、积分节流效应、等温节流
u u动 u势
– 节流后v 增加，du势 ，0但d(pv)不定
– 因此，du动 du势 也d不( p确v)定
获得低温的方法--绝热节流
• 积分节流效应：压力变化一定时，温度变化的量
T
p2 p1
hdp
h (
p2
p1)
hp
获得低温的方法--绝热节流
• 等温节流效应：
hT h1 h0
– 节流后等压升温到节 流前的温度所需的热 量
– 也即节流的制冷量， 但并非是节流装置制 冷
– 谁提供了制冷能力？
为何会制冷？
获得低温的方法--绝热节流
• 转化温度与转化曲线
– h 0 对应的温度为转化温度 Tinv
热学中的理想气体绝热过程
热学中的理想气体绝热过程在热学的广阔领域中，理想气体绝热过程是一个极其重要的概念。
它不仅在理论研究中具有关键地位，还与许多实际的物理现象和工程应用紧密相关。
让我们先来理解一下什么是理想气体。
理想气体是一种简化的模型，它假设气体分子之间没有相互作用力，而且气体分子本身所占的体积可以忽略不计。
这种假设在很多情况下能帮助我们更简洁地分析和理解气体的行为。
而绝热过程，指的是一个系统在与外界没有热量交换的情况下发生的状态变化过程。
也就是说，在理想气体的绝热过程中，气体既不吸收热量，也不放出热量。
那么，理想气体在绝热过程中会发生哪些变化呢？首先，我们要引入一个重要的概念——绝热指数。
绝热指数通常用γ表示，对于单原子理想气体，γ约等于 5/3；对于双原子理想气体，γ约等于 7/5。
在绝热过程中，理想气体的压强和体积之间存在着特定的关系。
根据热力学定律，可以推导出：＄P_1V_1^｛＼gamma} ＝ P_2V_2^｛＼gamma}＄，其中$P_1$和$V_1$是初始状态的压强和体积，＄P_2$和$V_2$是终态的压强和体积。
这个关系式告诉我们，当理想气体绝热压缩时，体积减小，压强会急剧增大；反之，当理想气体绝热膨胀时，体积增大，压强则会迅速减小。
为了更直观地理解这个过程，我们可以想象一个绝热气缸。
当我们用力快速压缩气缸中的理想气体时，由于没有热量散失，气体的内能增加，温度升高，同时压强增大。
而如果让气体在绝热条件下自由膨胀，气体的内能减少，温度降低，压强也随之减小。
理想气体绝热过程在实际生活中有很多应用。
例如，内燃机中的燃烧过程在一定程度上可以近似看作绝热过程。
在压缩冲程中，燃料和空气的混合物被绝热压缩，温度升高，达到燃料的着火点从而引发燃烧。
另外，在空气压缩机的工作中，气体的压缩过程如果近似为绝热过程，我们就需要考虑压强和温度的变化，以确保设备的正常运行和安全性。
再比如，在喷气式发动机中，气体在燃烧室中经历绝热膨胀，产生巨大的推力，推动飞机前进。
淮海工学院物理化学习题课-第一定律
是非题
1、理想气体在恒定的外压力下绝热膨胀到终 、 因为是恒压，所以△ 态。因为是恒压，所以△H = Q；又因为是绝 ； 热，Q = 0，故△H = 0。对不对？( ) ， 。对不对？ 2、判断下述结论对还是不对，将答案写在其 、判断下述结论对还是不对， 后的括号中。 后的括号中。 ( 1 )化学反应热 p其大小只取决于系统始终态 化学反应热Q 化学反应热 ( 2 )凡是化学反应的等压热必大于等容热； 凡是化学反应的等压热必大于等容热； 凡是化学反应的等压热必大于等容热 ( 3 )理想气体等容过程的焓变为 理想气体等容过程的焓变为
3、对于一定量的理想气体，下式中： 正确的有（）。 、对于一定量的理想气体，下式中： 正确的有（）。
∂H )T = 0 (1) ( ∂p ∂U (3) ( )T = 0 ∂V
∂U )V = 0 ； (2) ( ∂T ∂H ； (4) ( )p = 0 ∂T
4、 1 mol单原子理想气体，由始态 1 = 200 kPa，T1 = 、 单原子理想气体， 单原子理想气体 由始态p ， 273 K沿着 p/V=常数的途径可逆变化到终态压力为 常数的途径可逆变化到终态压力为400 沿着 常数的途径可逆变化到终态压力为 kPa，则△H为：( )。 ， 为 。 ( 1 ) 17.02 kJ； ( 2 ) －10.21 kJ； ； ； ( 3 ) － 17.02 kJ； ( 4 ) 10.21 kJ。 ； 。
9、下列说法中正确是：( )。 、下列说法中正确是： 。 ( 1 )理想气体等温过程，△T = 0，故Q = 0； 理想气体等温过程， 理想气体等温过程 ， ； ( 2 )理想气体等压过程，∆U = ∫ CV dT 理想气体等压过程， 理想气体等压过程 ( 3 )理想气体等容过程，∆ H = ∫ C p dT 理想气体等容过程， 理想气体等容过程 ( 4 )理想气体绝热过程，pVγ = 常数。 )理想气体绝热过程 理想气体绝热过程， 常数。 10、 pVγ = 常数 Cp,m/CV,m)适用的条件是： ( 1 ) 、 常数(= 适用的条件是： 适用的条件是 绝热过程； 理想气体绝热过程； 绝热过程； ( 2 )理想气体绝热过程； 理想气体绝热过程 ( 3 )理想气体绝热可逆过程；( 4 )绝热可逆过程。 理想气体绝热可逆过程； 绝热可逆过程。 理想气体绝热可逆过程 绝热可逆过程
理想气体基本热力过程
理想气体的基本热力过程热力设备中，热能与机械能的相互转化，通常是通过气态工质的吸热、膨胀、放热、压缩等热力过程来实现的。
实际的热力过程都很复杂，而且几乎都是非平衡、非可逆的过程。
但若仔细观察会发现，某些常见过程非常近似一些简单的可逆过程。
常见的主要有四种简单可逆过程-基本热力过程，指系统某一状态参数保持不变的可逆过程。
包括定容过程、定压过程、定温过程和绝热过程。
我们以1kg理想气体的闭口系统为例来分析这几种基本热力过程，分析方法包括5点：（1）依据过程特点建立过程方程式；（2）由过程方程和理想气体状态方程确定初、终态基本状态参数之间的关系，即P1、v1、T1和P2、v2、T2之间的关系；（3）绘制过程曲线；我们主要绘制两种坐标图P-v图和T-s图，因为P-v图上可以表示过程中做功量的多少，而T-s图上可以表示过程中吸收或放出热量的多少；（4）分析计算△u，△h，△s；（5）分析计算过程的热量q和功w。
一、定容过程定容过程即工质的容积在整个过程中维持不变，dv=0，通常是一定量的气体在刚性容器中进行定容加热或定容放热。
（1）依据过程特点建立过程方程式定容过程的特点是体积保持不变，所以建立过程方程式：v=常数；或dv=0或v1=v2（2）由过程方程和理想气体状态方程确定初、终态基本状态参数之间的关系过程方程式：v1=v2理想气体状态方程：112212Pv P v T T = 由以上两个方程可以得到初末基本状态参数之间的关系：122211v v P T P T =⎧⎪⎨=⎪⎩ 即定容过程中工质的压力与温度成正比。
（3）绘制过程曲线；定容过程有两种情况：定容加热和定容放热。
（4）分析计算△u ，△h ，△s ；2211v v u u u c dT c T ∆=-==∆⎰ 2211p p h h h c dT c T ∆=-==∆⎰ 222111ln ln ln p v v v P P s c c c v P P ∆=+=或222111ln ln ln v v T v T s c R c T v T ∆=+= （5）分析计算过程的热量q 和功w 。
物理化学问答题分析解析
1. 什么在真实气体的恒温PV－P曲线中当温度足够低时会出现PV值先随P的增加而降低，然后随P的增加而上升，即图中T1线，当温度足够高时，PV值总随P的增加而增加，即图中T2线？答：理想气体分子本身无体积，分子间无作用力。
恒温时pV=RT，所以pV-p线为一直线。
真实气体由于分子有体积且分子间有相互作用力，此两因素在不同条件下的影响大小不同时，其pV-p曲线就会出现极小值。
真实气体分子间存在的吸引力使分子更靠近，因此在一定压力下比理想气体的体积要小，使得pV＜RT。
另外随着压力的增加真实气体中分子体积所点气体总体积的比例越来越大，不可压缩性越来越显著，使气体的体积比理想气体的体积要大，结果pV＞RT。
当温度足够低时，因同样压力下，气体体积较小，分子间距较近，分子间相互吸引力的影响较显著，而当压力较低时分子的不可压缩性起得作用较小。
所以真实气体都会出现pV 值先随p的增加而降低，当压力增至较高时，不可压缩性所起的作用显著增长，故pV值随压力增高而增大，最终使pV＞RT。
如图中曲线T1所示。
当温度足够高时，由于分子动能增加，同样压力下体积较大，分子间距也较大，分子间的引力大大减弱。
而不可压缩性相对说来起主要作用。
所以pV值总是大于RT。
如图中曲线T2所示。
2．为什么温度升高时气体的粘度升高而液体的粘度下降？答：根据分子运动理论，气体的定向运动可以看成是一层层的，分子本身无规则的热运动，会使分子在两层之间相互碰撞交换能量。
温度升高时，分子热运动加剧，碰撞更频繁，气体粘度也就增加。
但温度升高时，液体的粘度迅速下降，这是由于液体产生粘度的原因和气体完全不同，液体粘度的产生是由于分子间的作用力。
温度升高，分子间的作用力减速弱，所以粘度下降。
3．压力对气体的粘度有影响吗？答：压力增大时，分子间距减小，单位体积中分子数增加，但分子的平均自由程减小，两者抵消，因此压力增高，粘度不变。
4．两瓶不同种类的气体，其分子平均平动能相同，但气体的密度不同。
气体主要热力过程的基本公式
气体主要热力过程的基本公式1.等容过程（isochoric process）在等容过程中，气体体积保持不变。
根据理想气体状态方程PV=nRT，结合理想气体的内能U=C_vT（其中C_v表示摩尔定容热容量），可以得到气体的内能和温度的关系为U2-U1=C_v(T2-T1)2.等压过程（isobaric process）在等压过程中，气体的压强保持不变。
根据理想气体状态方程PV=nRT，结合理想气体的焓H=U+PV（其中H表示焓），可以得到气体的焓和温度的关系为H2-H1=C_p(T2-T1)其中C_p表示摩尔定压热容量。
3. 绝热过程（adiabatic process）在绝热过程中，气体在没有与外界交换热量的情况下发生压缩、膨胀等过程。
根据绝热条件PV^γ=常数，可以得到气体压强和体积的关系为P2V2^γ=P1V1^γ其中γ=C_p/C_v表示绝热指数。
4.等温过程（isothermal process）在等温过程中，气体的温度保持不变。
根据理想气体状态方程PV=nRT，可以得到气体的压强和体积的关系为P1V1=P2V2综合以上各种过程，可以得到气体的理想热力方程为C_p(T2 - T1) - R(ln(V2/V1)) = 0其中 R 表示气体常数，对于摩尔气体，R = 8.314 J/(mol·K)。
另外，对于理想气体的内能和焓，还可以利用摩尔定热容量和摩尔焓的定义进行计算：U=nC_vTH=nC_pT其中C_v和C_p分别为摩尔定容热容量和摩尔定压热容量，n表示气体的物质量。
需要注意的是，以上公式都是在理想气体的情况下推导得到的，在实际情况下可能需要考虑相对论效应、分子间相互作用等因素。
此外，还有其他一些非常特殊的热力过程，如绝热绝热过程、多孔气体的热力过程等，其公式推导及应用较为复杂，对于一般的热力学应用来说已经足够。
理想气体的绝热过程
4
1
3
2
V
3
2
mol
1-2为绝热压缩过程
P
3
2
绝热线
V T V T
1 1
2 1 1
2
V V
1
2
1
1
T T
T T
4
1
2
3-4为绝热膨胀过程
a 吸气 排气
o
V1 V2
1
V
V T V T
1 1
1 3 2
4
1
V V
p1 o
a
b
d
V
V1 2V1 3 3 Qbc CV (Tc Tb ) R(Tc Tb ) ( pcVc pbVb ) 3 p1V1 2 2 11 Qcd 0
Q
abcd
2
pV
1
1
方法二：对abcd整个过程应用热力学第一定律： p
Qabcd Aabcd Ead
4-5
一、绝热过程
理想气体的绝热过程
系统不与外界交换热量的过程。 dQ dE pdV dQ 0 , pdV dE
V2
V1
M pdV CV ( T2 T1 ) M mol
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。 气体绝热自由膨胀 绝热方程 Q=0， W=0，△E=0 pV 恒量
c
a b d V1 2V1 V
M RT 又根据物态方程 pV M mol
Ta Td
p1V1 Td Ta R
p pcVc 4 p1V1 Tc 4Ta R R 2p1 1 1 再根据绝热方程 TcVc TdVd
理想气体的绝热自由膨胀过程
理想气体的绝热自由膨胀过程学号：S1******* 姓名：王敏怀专业：动力工程及工程热物理摘要：本文讨论了理想气体绝热自由膨胀的特点，分析了其与等温膨胀过程、一般绝热过程的区别和联系。
关键词：理想气体、绝热自由膨胀、熵1.理想气体的绝热自由膨胀过程的来历理想气体的绝热自由膨胀过程是在1807年盖·吕萨克做过的气体自由膨胀实验，1845年焦耳又精确地重做了这个实验的基础上总结出来的。
焦耳实验如图1所示。
A部一被压缩气体、B部一真空、C一活门。
整个容器放在水中，将C打开后，气体将整个容器充满。
这里，气体进行的过程叫做“自由膨胀过程。
”焦耳用温度计测量膨胀后水和气体的平衡温度，发现和膨胀前相同．这一方面说明膨胀前后气体的温度没有改变，另一方面说明水和气体没有发生热量交换，即气体进行的是绝热自由膨胀过程。
2.理想气体的绝热自由膨胀过程的特点第一：由焦耳实验可知，气体向真空自由膨胀过程中不受外界阻力，所以外界不对气体做功。
根据△U=Q+A．A结合该过程中A=0，Q=0以及△U=0即U1=U2在该过程中，气体膨胀前后体积V发生了变化，温度T未变。
而上式表明，在这种情况下态函数内能U未变，这说明气体的内能仅是温度的函数而与体积无关。
第二：理想气体绝热自由膨胀前后理想气体的温度T未变，容易使学生误认为此过程为等温膨胀过程。
并且绝热自由膨胀过程中，压强、体积两个量的变化关系的确与等温膨胀中这两个量的变化关系相同，即P2V2=P1V1。
这是因为它们都满足理想气体状态方程:PV= RTM质量相同，温度一定，所以压强、体积的乘积是一定的．但事实上绝热自由膨胀过程与等温膨胀过程完全不同。
绝热自由膨胀过程中，气体与外界没有能量的交换，是一个孤立系统等温膨胀过程系统与外界存在能量交换，是非孤立系统。
虽然理想气体绝热自由膨胀后温度恢复，但整个过程并不是等温过程。
因为等温膨胀过程是对准静态过程而言的，可以用P-V 图上的一条实线来描述，而P-V 图上的任何一点都对应着一个平衡态。
热力学理想气体的绝热过程
热力学理想气体的绝热过程热力学是研究能量转化和传递规律的学科，而理想气体则是热力学中的重要概念。
理想气体在绝热过程中的行为是热力学中的一个经典问题。
本文将介绍热力学理想气体的绝热过程，并且分析绝热过程对气体性质的影响。
1. 绝热过程的定义绝热过程是指气体在与外界无换热的情况下进行的过程。
在绝热过程中，气体系统不与外界交换热量，但压强和体积可能发生变化。
绝热过程中气体能量的转化只通过气体内部的分子间相互作用来实现。
2. 理想气体的特性理想气体是指在宏观情况下，气体分子之间不具有吸引力和排斥力，分子之间的碰撞是完全弹性的，体积可以忽略不计。
理想气体的状态方程为PV=nRT，其中P为压强，V为体积，n为物质的物质的摩尔数，R为气体常量，T为温度。
3. 理想气体绝热过程的基本方程绝热过程中，理想气体的内能U和体积V的关系可以通过以下公式描述：P1V1^γ = P2V2^γ其中，P1和P2分别为绝热过程前后的压强，V1和V2分别为绝热过程前后的体积，γ为气体的绝热指数。
4. 绝热指数的计算绝热指数γ可以通过以下公式计算：γ = C p/Cv其中，Cp为气体在定压过程中的摩尔定压热容，Cv为气体在定容过程中的摩尔定容热容。
5. 绝热过程对气体性质的影响在绝热过程中，气体的温度、压强和体积之间存在着确定的关系。
当气体发生绝热膨胀（体积增大）时，气体的温度降低，压强下降；当气体发生绝热压缩（体积减小）时，气体的温度升高，压强增加。
6. 绝热过程中的熵变由于绝热过程中没有热量交换，因此熵的变化也受到限制。
绝热膨胀过程中，熵的变化为ΔS = 0，即熵保持不变；而绝热压缩过程中，熵的变化为ΔS = 0，即熵同样保持不变。
7. 绝热过程的实际应用绝热过程在实际中有许多应用，比如内燃机的工作过程和空气压缩机的工作过程等。
绝热过程的特性使得气体在压力和体积的变化下能够进行能量的转化，从而实现机械功的输出。
总结：热力学理想气体的绝热过程是热力学中的一个重要问题。
第二章 热学第一定律-附答案
第二章热力学第一定律――附答案引用参考资料（1）天津大学物理化学习题解答（第五版）；（2）江南大学课件附带习题中选择题和填空题部分；（3）2001－山东大学－物理化学中的术语概念及练习；一、填空题1. 理想气体向真空膨胀过程, 下列变量中等于零的有: 。
2. 双原子理想气体经加热内能变化为，则其焓变为。
3. 在以绝热箱中置一绝热隔板，将向分成两部分，分别装有温度，压力都不同的两种气体，将隔板抽走室气体混合，若以气体为系统，则此过程。
=、=、=4. 绝热刚壁容器内发生CH4+2O2=CO2+2H2O的燃烧反应,系统的Q ___ 0 ; W ___ 0 ; ∆U ___ 0 ; ∆H ___ 0 ＝＝＝<=+∆=∆∆UpH∆VpV5. 某循环过程Q = 5 kJ, 则∆U + 2W + 3 ∆(pV) = __________. -10kJ6. 298K时, S的标准燃烧焓为－296.8 kJ×mol－1, 298K时反应的标准摩尔反应焓∆r H m = ________ kJ×mol－1 . 148.47. 已知的, 则的。
-285.848. 某均相化学反应在恒压，绝热非体积功为零的条件下进行，系统的温度由升高到则此过程的；如果此反应是在恒温，恒压，不作非体积功的条件下进行，则。
=、<9. 25 ℃ 的液体苯在弹式量热计中完全燃烧 , 放热则反应的 。
-6528 、－653510．系统的宏观性质可以分为（ ），凡与系统物质的量成正比的物理量皆称为（ ）。
广度量和强度量；广度量11．在300K 的常压下，2mol 的某固体物质完全升华过程的体积功W=( ).。
-4.99kJ ()kJ 99.4-J 300314.82-g =⨯⨯-==-=∆-=nRT pV V p W12．某化学反应：A(l)+0.5B(g)-- C(g) 在500K 恒容条件下进行，反应进度为1mol 时放热10KJ,若反应在同样温度恒压条件下进行，反应进度为1mol 时放热（ ）。
热力学中的理想气体的绝热过程与绝热指数
工业生产：绝热过程在工业生产 中广泛应用，如热力发电、化学 反应等
汽车工业：内燃机工作过程中， 气体的绝热膨胀和绝热压缩是实 现能量转换的关键环节
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航天航空：火箭推进剂燃烧产生 推力，涉及到绝热过程
食品工业：气瓶压力调节、食品 包装等环节涉及到理想气体的绝 热过程
03
理想气体绝热过程的物理意义
理想气体绝热过 程是气体在绝热 条件下发生的状 态变化过程。
该过程气体既不 吸热也不放热， 不与外界交换热 量。
理想气体绝热过 程的熵不变，即 气体在绝热过程 中不会发生熵增 加或减少的情况。
理想气体绝热过 程的温度和压力 随体积变化而变 化，但比热容保 持不变。
理想气体绝热过程的应用场景
该模型描述了理 想气体在绝热过 程中的压强和体 积之间的关系
通过该表达式可 以计算出理想气 体在绝热过程中 的状态参数
理想气体绝热过程数学模型的意义
描述理想气体绝热过程的物理变化
揭示理想气体绝热过程中的能量转换规律
为工程实践提供理论支持，指导气体动力装置和制冷设备的设计与优 化 促进物理学、化学、生物学等学科的发展，为相关领域的研究提供 基础理论支撑
模拟气体流动和传热过程
在能源利用领域中的应用
在能源利用领域 中，理想气体绝 热指数可用于计 算燃烧效率，优 化能源利用。
在热力发电站中， 理想气体绝热指 数可用于评估热 力循环效率，提 高发电效率。
在制冷技术中， 理想气体绝热指 数可用于研究制 冷剂的性能，提 高制冷效果。
在航空航天领域 中，理想气体绝 热指数可用于分 析发动机性能， 提高飞行器的推 进效率。
热力发动机： 利用理想气体 绝热指数计算
理想气体绝热节流
理想气体绝热节流
理想气体绝热节流是指稳态稳流的流体快速流过狭窄断面，来不及与外界换热也没有功量的传递的过程。
绝热节流前后焓相等，即能量数量相等，理想气体在绝热节流前后的温度是不变的。
实验发现，实际气体节流前后的温度一般会发生变化，这种现象叫焦耳-汤姆逊效应（简称焦-汤效应），造成这种现象的原因是因为实际气体的焓值不仅是温度的函数，而且也是压力的函数。
在实际的工程应用中，由于气体经过阀门等流阻元件时，流速大时间短，来不及与外界进行热交换，可近似地作为绝热过程来处理，称为绝热节流。
理想气体的绝热节流过程在工程热力学中也有广泛的应用。
如果你想了解更多关于理想气体绝热节流的信息，可以继续向我提问。
例举出理想气体的四个基本热力过程及其过程方程式。
例举出理想气体的四个基本热力过程及其过程方程式。
理想气体是指在恒定温度下，所有气体分子间不存在相互作用力的气体体系。
对于理想气体，四个基本热力过程依次是等温过程、绝热过程、等压过程和等体过程，下面我们来一一介绍这四个过程。
一、等温过程等温过程是指理想气体在恒定温度下发生的过程，此时系统内的温度不变。
在等温过程中，理想气体的压强与体积成反比例关系，即PV = 常数，其中P为气体的压强，V为气体的体积。
二、绝热过程绝热过程是指理想气体在没有任何能量交换的情况下发生的过程。
在绝热过程中，由于没有热量的交换，温度会发生变化。
绝热过程中理想气体的状态方程为PV^{γ} = 常数，其中γ为理想气体的绝热指数。
三、等压过程等压过程是指理想气体在恒定压强下发生的过程。
在等压过程中，理想气体的体积与温度成正比例关系，即V/T = 常数。
等压过程的状态方程为V/T = 常数，其中V为气体的体积，T为气体的绝对温度。
四、等体过程等体过程是指理想气体在恒定体积下发生的过程。
在等体过程中，理想气体的压强与温度成正比例关系，即P/T = 常数。
等体过程的状态方程为P/T = 常数，其中P为气体的压强，T为气体的绝对温度。
通过以上介绍，我们可以看出四个基本热力过程对应的状态方程式分别是：等温过程 PV = nRT、绝热过程PV^{γ} = 常数、等压过程 V/T = 常数、等体过程 P/T = 常数。
在实际应用中，这四个基本热力过程是非常重要的。
通过对这些过程的掌握，我们可以更好地理解理想气体的物理变化规律，为一些实际问题的解决提供指导意义。
理想气体的等温过程和绝热过程
§6－5 理想气体的等温过程和绝热过程一、等温过程（Isothermal Process ）1．特点：理想气体的温度保持不变，T =const 。
2．过程曲线：在PV 图上是一条双曲线，叫等温线。
3．过程方程：P 1V 1= P 2V 24．内能、功和热量的变化系统经过等温过程，从状态()T V P ，，11变成()T V P ，，22内能 012=-=∆E E E功 ⎰=21V V T PdV W由气体状态方程 RT M m PV ＝得 VRT M m P 1＝ 12ln 121V V RT M m dV V RT M m W V V T ==⎰——用体积表示。
用压强表示为21ln P P RT M m W T = 热量：由热力学第一定律得 1221ln ln V V RT M m P P RT M m Q T ==5．特征：在等压过程中，系统从外界吸收的热量，全部用来对外作功。
注意：对于等温过程，不能定义摩尔热容；如果要定义，则∞=C 。
二、绝热过程（Adiabatic Process ）1．特点：系统与外界没有热量交换的过程，Q =0。
2．内能、功和热量的变化系统经过绝热过程，从状态()11T V P ，，变成()22T V P ，，内能 ()12,12T T C Mm E E E m V -=-=∆ 热量 Q =0由热力学第一定律 0=+∆=W E Q ，得功 ()12,T T C Mm W m V -=－ 用状态参量P ,V 表示，根据状态方程R PV T M m ＝，可知()1 22112211,－＝－γV P V P V P V P R C W mV --= 证明：由定义可知，m V m V m V m V mP C R C R C C C ,,,,,1+=+==γ 因而1,-=γm V C R 故 11,-=γR C m V 因而 12211－γV P V P W -= 3．特征：在绝热过程中，系统对外界所作的功是由于系统内能的减少来完成的。
理想气体和实际气体
p1v1 RT1
p2v2 RT2
可得
p2 v2 T2 p1v1 T1
代入上式
p2v2 p2 s c p ln R ln p1v1 p1 p2 v2 p2 c p ln c p ln R ln p1 v1 p1
即
p2 v2 s cv ln c p ln p1 v1
T 不变
du 0
u u du ( ) p dT ( )T dp u f (T , p) T p u dp 0 必然 ( )T 0 , u与p无关 p u u du ( )v dT ( )T dv u f (T , v) T v u dv 0 必然 ( )T 0 , u与v无关 v
① 定容比热容
定容过程的热量 ② 定压比热容
q du pdv u cv T v T v T v
qv du cv dT qv cv dT
q dh vdp h cp T T T p p p
?
定压过程的热量
qp
? dh c dT q
p
p
c p dT
u 、 h 是温度的单值函数 ?!
理想气体的u、h、s和热容
一、理想气体的u
1843年焦耳实验，对于理想气体
A B 真空
p
v
T 不变
q du w
du 0
绝热自由膨胀
理想气体的内能u
理气绝热自由膨胀 p v
T0 273.15K ) 3 0 Vm 22.414 m kmol
Vm常用来表示数量
第一节 理想气体的性质
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理想气体
•热力学定义: 满足理想气体状态方程的体系. 方程为:•pV = nRT
•式中n为体系所含物质的量,R为气体常数:
R=8.314 J⋅mol-1⋅K-1
•理想气体的微观模型: 满足以下两个条件的体系为理想气体.
• 1 .分子之间没有作用力, 分子间不存在作用势能;• 2 .分子的体积可以忽略不计, 可视为数学上的点.
•由理想气体的模型, 无论分子间的距离大或小,其分子间均无作用势能,故理想气体的内能与体系的体积无关,因而与体系的压力也无关.
•理想气体体系的内能只是温度的函数,即:
•U=U(T)
•并有下式成立:(∂U/∂V)T=0 (内能与体积无关)
•(∂U/∂p)T=0 (内能与压力无关)•可以证明，理想气体的焓也只是温度的函数：
•H＝H（T）
•实际气体因为分子之间存在作用势能, 且分子的体积不为零, 故实际气体不遵守理想气体方程式. 但:
•实际气体→理想气体(当p→0时)
•最著名、最常用的非理想气体的状态方程式是范
氏方程，即Van der Waals equation ：•
( p +a/V m 2)(V m -b)=RT
•式中的a,b 均为取决于物质本身性质的常数. •a/V m 2：表示分子间的作用力所产生的压力, 称为
内压力; •b ： 是对体系体积的修正,理论上，统计热力学
可以证明, b 的数值等于分子体积的4倍.
实际气体
实际气体
绝热过程 （adiabatic process）
•绝热过程(有用功为零)：
•Q=0(绝热过程)
•dU= δW
•绝热过程做功伴随体系内能的降低，对于气体而言，这意味着气体温度的下降，气体快速绝热膨胀是一种获得低温气体的典型方法。
•绝热过程发生后气体的末态温度会是多少？
TV
γ1
−=常數
pV γ
=常數p T γ
γ
1−=常數
(1)(2) (3)
理想气体绝热可逆过程方程式的等价形式:。