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一. 准静态过程
一个热力学系统处于平衡态(即静态)，可用状态参 量P、T、V来定量地加以描述。
当系统的状态随时间变化时，我们就说系统在经历一 个热力学过程，简称过程。
例：推进活塞压缩汽缸内的气体时，
u
气体的体积、密度、温度、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。因而，原则上讲，任意时刻，系统作为一个整体，
RT
vi RT
(i 1,2, , n)
n
其中，M mi为n种理想气体的总质量
1
pi 为第i种理想气体单独存在时的压强
n个方程相加得：
( p1 p2 pn )V (v1 v2 vn )RT
n
n
令 p pi v vi
1
1
道尔顿分压定理
pV vRT
形式不变
§6.3 热力学第一定律
举例：几种特殊热力学过程的功的计算
p1
等容过程：
A等容 = 0
V2
A pdV V1 2
等压过程： A等压 = p(V2-V1)
0
理想气体等温过程：
3V
A等温
V3 pdV
V1
V3 RT dV
V V1
RT ln V3
V1
pV RT
四. 热量 系统和外界温度不同，就会传热，或称能量交换， 热量传递 也可以改变系统的状态。
u
即弛豫时间，约 10 -3 秒 ，如
果实际压缩一次所用时间为 1
秒，就可以说 是准静态过程。
外界压强总比系统压强大一小量 △P ， 就可以 缓慢压缩。
准静态过程中的任意一个中间状态都可视为一个平衡态， 故，每一个平衡态都可用状态参量P、T、V来定量地加 以描述。
等温过程
P
因为状态图中任何一点都表示 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）中的 一条曲线表示，反之亦如此。
等容过程 等压过程
循环过程
o
注：能用状态图或P、T、V的方程 描述的过程肯定是准静态过程。
V 理想气体的准静态过程
二. 内能
物质的分子的热运动能量及原子核内部能量的总和在宏观上 即是物体的内能。
一个热力学系统的内能 等于其所有分子的热运动动能 ＋ 分
子间的相互作用势能
因为
系统的内能是状态量，可用状态
T0
273.15
8.31J / mol K
k R 1.381023 J / K NA
N A 6.0231023 / mol
玻耳兹曼常量 阿伏伽德罗常量
p nkT n为单位体积内分子数目
混合理想气体的状态方程
若体积V内有n种理想气体，则其中第i 种气体单独存在
时的状态方程为：
piV
mi M
除碰撞外，分子之间以及分子与器壁之间 无相互作用。 （忽略重力）
分子之间以及分子与器壁之间的碰撞是完全 弹性的，即碰撞前后气体分子动能守恒。
用来描述气体状态的参量：温度、体积、压强
理想气体状态方程 pV m RT M
M是气体的摩尔质量，m是气体的质量，R为普适气体常数
R p0Vm,0 1.013105 22.4103
参量P、V、T等表示
例如理想气体的内能：
E
i 2
RT
注意这种写法，并不 是说内能为一过程量
内能的增量
(2)
E12 (1) dE E2 E1
只与初、末态有关，与过程无关。
三. (无摩擦)准静态过程的功
做功可以改变一个热力学系统的状态 摩擦升温（机械功）、电加热（电功）
摩擦功： dA frdl
§6.6 循环过程 卡诺循环 §6.7 热力学第二定律（自学，不考）
§6.1 热学基础知识概述 热学：包括热力学（宏观）和统计物理（微观） 一. 热现象 二. 热学的研究对象：热力学系统（简称系统） 开放系统（开系）：和外界既可交换物质又可交换能量； 封闭系统（闭系） ：和外界只可交换能量，不可交换物质； 孤立系统（孤立系）：和外界既无物质交换又无能量交换。
第二部分 热 学
第6章 热力学基础知识 第7章 气体动理论(气体分子运动论)
第6章 热力学基础知识
§6.1 热学基础知识百度文库述
§6.2 理想气体的状态方程 §6.3 热力学第一定律
§6.4 理想气体的内能 摩尔定容热容和摩尔定压热容
§6.5 理想气体典型准静态过程中功、热及内能之间的关系 （即热力学第一定律的具体应用）
无法用统一的状态参量来描述其状态.
一个过程，如果任意时刻的中间态都无限接近于一个
平衡态，则此过程为准静态过程。显然，这种过程只 有在进行的 “ 无限缓慢 ” 的条件下才可能实现。
对于实际过程则要求系统状态发生变化的时间 △t 远远大于弛豫时间τ才可近似看作准静态过程 。
举例1：外界对系统做功
非平衡态到平衡态的过渡时间，
Q
E2
E1
A
E2
E1
V2 V1
pdV
积分形式
热力学第一定律: 某一过程中，系统从外界吸收的
三. 宏观量与微观量
宏观量：压强、温度、体积、内能等； 微观量：单个分子的质量、速度、能量等。
四. 气体的状态参量 P、V、T等
五. 平衡态 热动平衡
热的本质是热运动
连接两个平衡态之间的过程称为弛豫过程
§6.2 理想气体的状态方程 理想气体的微观模型
分子本身的线度，比起分子之间的距离来说 可以忽略不计。可看作无体积大小的质点。
dA
pS
dl
pdV
系统体积由V1变为V2，系统对外界作总功
为：
V2
面积
A pdV 体积功 V1
p
pe
形状不规则的容器（例如充气袋）中的气体作功呢？
p1
a
b
功的数值不仅与初态和末态有关，而且还 依赖于所经历的中间状态，功与过程的路 2 径有关。
功是过程量
0
V1
V V2
求准静态过程的功，即 为求虚线部分的面积
电功： dA IUdt Udq
无摩擦准静态过程，其特点是没有摩擦力，外界在准静态过 程中对系统做的功，可以用系统本身的状态参量来表示。 外界在准静态过程中对系统做的功等于系统对外界做的功的负值
设气缸内的气体进行膨胀过程，当活塞移动微小位移dl 时，气
体对外界所作的元功为（系统对外作功为正） V是系统体积
传热过程中所传递的能量的多少叫热量，以Q(或 Q)表示，
热量传递的方向用Q的符号表示。
微小热量 ：
dQ
> 0 表示系统从外界吸热； < 0 表示系统向外界放热。
总热量：
(2)
Q dQ
(1)
积分与过程有关 。
五、 热力学第一定律
某一过程，系统从外界吸热 Q，对外界做功 A，
系统内能从初始态 E1变为 E2，则由能量守恒：