大学物理热力学ppt

Ve dQ
V1
Ve V1
(10
P1
4P1 V1
V
)dV
9
3p1
2
P1V1 pe
p1
c
c→a过程吸热 :
3
3
o
v1
Qca CVΔT 2 RΔT 2 V1ΔP 3P1V1
e
b V
Ve 3v1
循环过程总吸热
Q1
Qae
Qca
15 2
P1V1
循环过程对外作净功W
1 2
(3V1
V1) (3P1
P1)
2
2
P
∵直线过程方程为
P
4P1
P1 V1
V
dE
3(2P1
P1 V1
V
)dV
3p1
pe
p1 o
a
c v1
e
b V
Ve 3v1
微小过程吸热:
dQ
dW
dE
(10 P1
4P1 V1
V
)dV
令dQ = 0，则得吸、放热转换点在P -V图
上的坐标为:
Ve
5V 2
1
Pe
3 2
P1
a→e过程吸热 :
P
a
Qae
其中a d为绝热线，图中两
T2
虚线为等温线，试分析各过 T1
程的热容量的正负
o
b a cV
四、计算
1、0.1mol氧气经历图示
过程，其中3-4为绝热过
程且 T1 T4 ，计算各过
程的 E,W 和 Q
P(105 pa)
3
2.02
2
1.01 1 o
4
1.0 2.0 V (103m3)
2、在一大玻璃瓶内装着干燥的空气，初时气 体温度与室温T0相同，压强p1比大气压强 p0 稍 高，打开瓶上阀门让气体与大气相通发生膨胀， 当其压强将到P0时迅即关闭阀门，此时气体温 度稍有下降，待气体温度重新回到室温T0时测 得气体压强为p2 。求气体的热容比γ 。
（1）气缸中的气体经历的是什么过程？
（2）气缸中的气体在整个过程中吸
P0
了多少热量？
l2
S
Q
l1
4、1mol氦气作如图循环，其 中bc为绝热线，ab为等体线， ca为等压线，求循环效率
P 1.01105 Pa
b 2
1a o 24.6
c
V 103 m3
37.2
5、（1）夏季的致冷空调（冷 泵），须将 室内热量排到室外设为2104 J S，1 若室内温 度为27oC 室外温度为 37oC，求该致冷机所需 最小功率
第六章 习题课
一、基本要求
1、掌握功、热量和内能的概念，理 解平衡过程。
2、熟练分析、计算理想气体等值过程 中功、热量和内能。
3、理解循环过程和卡诺循环。
4、理解热力学第二定律的两种叙述， 理解可逆过程和不可逆过程。
5、了解熵的概念及简单的计算。
二、基本内容 1、功、热量、内能
W PdV 过程量
（2）系统的熵变（ L 334103 J kg1）
7、一绝热刚性容器中用一可以无摩擦移动的 导热活塞将容器分为A、B两部分，A、B两 部分分别充有1mol的He和1mol的O2 。开始He 的温度TA=300K、O2的温度TB=600K，两边
压强相同 P0=1.013×105pa（ CVHe=3/2·R 、
W
0
PV
m RT ln V2
M
V1
m M
CV ,mT
3、热循环
（1）正循环
W Q1
1
Q2 Q1
卡诺循环 1 T2
T1 （2）逆循环 e Q2 Q2
W Q1 Q2
卡诺逆循环 e T2 T1 T2
4、热力学第二定律的两种表述
开尔文 “其唯一效果是热全部
转变为功的过程是不可能的”
克劳修斯 “热量不能自动的从 低温物体传向高温物体”
（2）冬天将致冷机换向，使他从室外取 热传入室内（热泵）若室外温度为 3oC ，室内保持27oC ，仍然用上面的空调所 耗功率，则每秒传入室内的热量是多少？
6、孤立系统中m1 0.5kg,T1 276K 的水，和m2 0.01kg,T2 273K 的冰 混合后冰全部融化
求（1）达到平衡时的温度
2P1V1
循环效率 W 2P1V1 4 27%
Q1 15 2 P1V 15
5、可逆过程和不可逆过程
★6、熵的计算与熵增加原理
S2 S1
dQ T 可逆
在孤立系统中 S 0
三、讨论
1、系统吸热是否一定温度升高？
2、对P-V图的研究 （1）图示1 0 3为绝热线，P
试讨论1 2 3 和1 2 3过
程中Q, E和W的正负
o
1 2 o
2 3V
（2）图示气体经历的各过程，P d
P1
P2
T0
P0
T
3、一侧面绝热的气缸内盛有1mol的单原子分
子理想气体，气体温度T1 =273K,活塞外气压 P0=1.105×105pa，活塞面积S =0.02m2，活塞质 量m =102kg（活塞绝热，不漏气且与气缸壁的
摩擦可忽略）。由于气缸内小突起物的阻碍，
活塞起初停在距气缸底部为l1 =1m处，今从底 部极缓慢地加热气体，活塞上升了l2 =0.5m的 一段距离，如图示，试通过计算指出：
Q
m M
Cm
T2
百度文库
T1
过程量
ET
m M
CVm T2
T1
状态量
2、热力学第一定律及其应用
等值过程中Q, E和 W 的计算（附表）
附表：
Q
等体 过程
等压 过程
等温 过程
绝热 过程
m M
CV
,mT
m M
CP,mT
m RT ln V2
M
V1
0
E
m M
CV ,mT
m M CV ,mT
0
m M
CV ,mT
CVO2=5/2·R）
求：（1）整个系统平衡时的T和P（活塞 的热容可忽略）
（2） He 和O2的熵变。
6、一摩尔刚性单原子分子理想气体，经历 如图所示的a→b→c→a循环，求循环效率η
(CV=3/2·R)
P
a 3p1
pe
p1
c
e
b
o
v1
V Ve 3v1
解：
dE
CdT
3
RdT
3 (PdV VdP)