第一章习题课分析

• 如图所示，1kg理想气体，从状态1 ( p1, v1) 变 化到状态2 p2,v2 ，若第一次变化过程沿1－3 －2进行，第二次沿1－2进行，分别计算这两 个过程中气体所做的膨胀功.
p 2
p2
p1
1
v1
3
v2
v
p
p2 v2
p1 v1
v
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
v1
p1
w12
2
pdv
1
2 1
W′ Q′
开口系 功量： 对放逸气体作出的流动功W′ 热量： 与放逸气体的换热量Q′
(5)以气缸活塞为系统
QW
开口系 功量： W + W〞
热量： Q + Q〞
Q〞 W〞
思考题
有人说，不可逆过程是无法恢复到初 始状态的过程，这种说法对吗？
不对。关键看是否引起外界变化。
可逆过程指若系统回到初态，外界 同时恢复到初态。 可逆过程并不是指系统必须回到初 态的过程。
QW
闭口系 功量： 气体对活塞作功W 热量： 气体通过活塞从外界吸热Q(当初
始温度一样时）
(2)以容器内残留的气体为系统
W′ Q′
闭口系 功量： 残留气体对放逸气体作功W′ 热量： 残留气体从放逸气体吸热Q′
(3)以放逸气体为系统
W′ Q′
QW
闭口系 功量： W + W′
热量： Q + Q′
(4)以容器为系统
以A中原有气体为系统
A中气体非准静态
A中气体没有作功 没有作功对象
后进去的对先进去 的气体作功了吗？
• • •
•
•• • ••
• A• •
••
•••
B 真空
判断题
判断是否可逆
• 1.对刚性容器内的水加热，使其在恒温 下蒸发；
• 2.对刚性容器内的水作功，使其在恒温 下蒸发；
• 3.对刚性容器内的空气缓慢加热，使其 从0℃升温到50℃。
缓慢加热，每一时 刻水有确定的温度
准静态加热
火与水有温差 以水为系统
外不可逆 内可逆
以水＋活塞为系统
活塞与壁面无摩擦 活塞与壁面有摩擦
内可逆 内不可逆
判断是否准静态与可逆（4）
电或重物带动搅拌器加热容器中气体
电功 机械功
热 热 耗散
是否准静态，看加热快慢 但不可逆
电或重物
自由膨胀过程
刚性，绝热
B中没有气体，不能取做系统
p2 v2
p1 v1
v
v1
p1 dv
1 2
p1
p2
v2
v1
3
2
w123 1 pdv 3 pdv p1 v3 v1 0
p1 v2 v1
判断是否准静态与可逆（1）
以冰水混合物为热力系
缓慢加热
准静态过程
系统内部等温传热，无耗散
内可逆
外部温差传热
外不可逆
0℃
90 ℃
判断是否准静态与可逆（2）
蒸汽流经减压阀进入汽轮机 典型的不可逆过程，因有漩涡，产生耗散 是不是准静态，取决于开度
判断是否准静态与可逆（3）
带活塞的气缸中，水被缓慢加热
判断题
• 1孤立系是绝热闭口系,反之也成立。 • 2工质经过一不可逆过程，不能够恢复到
初状态 • 3环境温度恒定，若放置在恒温环境中的
压力容器的压力表读数也不变，则说明 容器中所装工质的质量也不变。 • 4工质经过任何一种循环，其熵的变化量 为0。
计算题
一气缸活塞装置内的气体由初态p1=0.3Pa,V1=0.1m3, 缓慢膨胀到V2=0.2m3 ，若过程中压力和体积间的 关系为pVn=常数，试分别求 （1）n=1.5； （2）n＝1.0； （3）n＝0时的膨胀功
第一章练习课
热力系的选取及解题思路
种类： 闭口系、开口系、绝热系、 孤立系
热力系的选取取决于研究目的和方法， 具有随意性，选取不当将不便于分析。
一旦取定系统，沿边界寻找相互作用。
例1：绝热刚性容器向气缸充气
试分别选取闭口系和开口系，画出充气 前后边界，标明功和热的方向。
(1)以容器内原有气体为系统
思考题
• 有人认为，开口系统中系统与外界有 物质交换，而物质又与能量不可分割， 所以开口系不可能是绝热系。对不对， 为什么？
答:热力学中把热量定义为热力系和外界之间仅仅 由于温度的不同而通过边界传递的能量。对于开口 系，若没有因温差而导致的热量传递，则可以为绝 热系，物质的进出导致的能量交换不是热量。