热力学基础 ppt课件

例：系统（初始温度 T1）从外界吸热
系统T1
从 T1 到 T2 是准静态过程
T为 小 量
T1+T T1+2T T1+3T
T2
因为状态图中任何一点都代表系统的一个平衡态，
故准静态过程可以用系统的状态图，如p-V图（或p-T 图，V-T图）中一条曲线表示,反之亦如此。
三、功 热量 内能
1.气体体积变化所作的功 以气体膨胀过程为例 气体对外界作元功为
1
第六章 热力学基础
§6-1 热力学第零定律和第一定律 §6-2 热力学第一定律对于理想气体准静态过程的应用 §6-3 循环过程 卡诺循环 §6-4 热力学第二定律 §6-5 可逆过程与不可逆过程 卡诺定理 §6-6 熵 玻耳兹曼关系 §6-7 熵增加原理 热力学第二定律的统计意义 *§6-8 耗散结构 信息熵
第六章 热力学基础
§6-1 热力学第零定律和第一定律 §6-2 热力学第一定律对于理想气体准静态过程的应用 §6-3 循环过程 卡诺循环 §6-4 热力学第二定律 §6-5 可逆过程与不可逆过程 卡诺定理 §6-6 熵 玻耳兹曼关系 §6-7 熵增加原理 热力学第二定律的统计意义 *§6-8 耗散结构 信息熵
解：因过程是等压的，得
A M RT 371J M mol
因i=5,所以CV=iR/2=20.8J/(molK)，可得
M E M mol CV T 929J
Q
＝
p
E
2
E1
A
1300J
三、等温过程
系统温度在状态变化过程中始终保持不变。
dT 0 E 0
p1
QT A
V2 V1
pdV
V2 V1
绝热膨胀过程中，系统对外作的功，是靠内能减
少实现的，故温度降低；
绝热过程方程:
pV C1 TV 1 C2
T p 1 C3
气体绝热自由膨胀
Q=0， A=0，E=0
气体 真空
绝热线与等温线比较
等温 pV C
pdV Vdp 0
dp dV
T
p V
绝热 pV C
p V 1dV V dp 0
§6-2 热力学第一 定律对于理想气体 准静态过程的应用
一、 等体过程 气体的摩尔定体热容
1. 等体过程:
dV 0
p
p2
２
A0或dA0
p1
dQV
dE M Mmol
i RdT 2
O
１
VV
Q VE2E 1EM M m ol 2 iRT
2. 摩尔定体热容 —— 1 mol气体在体积不变时，温度改变1K时所吸 收或放出的热量。
dp dV
S
p V
p
pA
pS
p T
A
等温线
V
绝热线
O
VA
V
dp dV
S
A
dp dV
T
A
绝热线比等温线更陡。
p
物理意义：
等温过程
V n p
pA
pS
p T
A
V
绝热过程
O
VA
V n
A 0 E0T
p
膨胀相同的体积绝热比等温压强下降得快
等温线 绝热线
V
绝热过程系统对外作功: 系统从1-2为绝热过程
§6-1 热力学第零定律和第一定律
一、热力学第零定律
如果物体A和物体B 热接触而处于热平衡，另 有物体C和此物体B热接触也处于热平衡，那么，物 体A和物体C热接触就必定也处于热平衡。
二、 热力学过程
热力学系统从一个平衡态过渡到另一个平衡 态所经过的变化历程就称为热力学过程。
准静态过程：在过程中每一时刻，系统都处于平 衡态，这是一种理想过程。
M M mol
RT1
dV V
2
O
M M mol
RT1
ln
V2 V1
M M mol
RT1 ln
p1 p2
V
在等温过程中，理想气体吸热全部用于对外作功 ，或外界对气体作功全转换为气体放出的热。
四、绝热过程
系统在状态变化过程中始终与外界没有热交换。
Q0或dQ0
A(E2E 1)M M m olC V(T2T1)
p(V2
V1)
M M mol
R(T2 T1 )
QpEp(V2V1)
Q p EAM M m ol(C VR )(T 2T 1)
Mi2 Q p EAM m ol( 2R)(T2T 1)
在等压过程中，理想气体吸热的一部分用于增 加内能，另一部分用于对外作功。
2. 摩尔定压热容: 1 mol气体在压力不变时，温度改变1K时所吸收或放 出的热量。
由过程方程: pV C1
p V p1V1 V p2V2
1 dQ 1dE i
CV=(dT)VdT2R
CV
i 2
R
等体吸热
QV
M Mmol
CV
(T2
T1)
等体内能增量
E M Mmol
CV
(T2
T1)
——此内能改变公式适应于所有过程
二、 等压过程 气体的摩尔定压热容
1. 等压过程:
dp 0
p 12
E
M M mol
CV
(T2
T1)
O
V
A
V2 V1
pdV
O V1
V2 V
功的大小等于p-V 图上过程曲线 p(V)下的面积。
功的数值与过程的实际路径有关。
2.气体的内能 理想气体内能： E M i RT
M mol 2
内能是状态量,是状态参量T的单值函数。
做功 3.改变内能的两种方式 热传递
热功当量： 1卡=4.2焦耳
四、热力学第一定律
Q (E 2 E 1) A E A
——热力学第一定律，实质上体现了能量守恒。
Q 0 系统从外界吸热；Q dE dA
对于准静态过程： dQ dE pdV
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。
Cp
1(ddQ T)p
i RR 2
Cp
i
2 2
R
Cp CV R ——迈耶公式
注意：1 mol气体温度改变1K时，在等压过程中比在 等体过程中多吸收8.31J 的热量用来对外作功。
Cp i 2 1 ——比热容比
CV i
例题6-1 一汽缸中贮有氮气，质量为1.25kg。在标准大气 压下缓慢地加热，使温度升高1K。试求气体膨胀时所作 的功A、气体内能的增量E以及气体所吸收的热量Qp。 （活塞的质量以及它与汽缸壁的摩擦均可略去。）
dA Fdl pSdl pdV
准静态过程（状态1到状态2） 气体对外界作功为
A dA V2 pdV V1
u
F
dl
p1 2
O V1
V2 V
A dA V2 pdV V1
p1
dV 0, dA 0, 系统对外作正功；
2
dV 0, dA 0, 系统对外作负功； dV 0, dA 0, 系统不作功。