第十章 热力学(1)
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二、基本概念及基本规律
平衡态 准静态过 可逆过程 热容量 摩尔定压
程
热容量
摩尔定容 热容量
热力学第 一定律
绝热过程
理想气体 摩尔热容
量
热力学第 二定律
循环过程
迈耶公式 等容过程
热循环
热量 等压过程 制冷循环
功 等温过程 卡诺循环
平衡态:描述热力学系统的宏观参量P、V、T不
随时间变化的状态。 准静态过程:在过程进行中的每一时刻,系统的状 态都无限接近于平衡态。 可逆过程:外界条件改变无穷小的量就可使过程 反向进行,其结果是系统和外界能同时回到初态。 无损耗的准静态过程是可逆过程。
(A)Q1<0,Q1>Q2 (B)Q1<0,Q1<Q2 (C)Q1>0,Q1>Q2 (D)Q1>0,Q1<Q2
例题4
4、如图所示的两个卡诺循 环,第一个沿ABCDA进行, 第二个沿ABC'D'A进行, 则这两个循环的效率η1和 η2及两个循环所做的净功 A1和A2的关系( )。
(A)η1=η2,A1<A2 (C)η1>η2,A1=A2
PV 常量
dE dA A P0V0 PV
1
循环过程的相关公式:
特征:系统经循环过程,回到初态。故
dE 0 dQ dA
热循环(正循环): 系统从高温热源吸热Q1,向低温热源放热Q2。对外 做功Q1-Q2 效率为:
A 1 Q2
Q1
Q1
注意:A为系统对外做的净功,Q1为从高温热源的 吸热值,Q2为向低温热源的放热值,在计算效率时 Q1、Q2均取绝对值。
(D)违反热力学第一定律,也违反热力学第二定律。
例题8
8、某种单原子理想气体由图所
示A状态变化到B状态。从A状态
A•
到B状态的变化过程不知道,但
若知道A态和B态的压强、体积
B•
和温度,那么可以求出( )
(A)气体膨胀所做的功 化
(B)气体内能的变
百度文库
(C)气体传递的热量
(D)气体分子的质
例题9
9、 下列理想气体各过程中可能发生的是( )
功:准静态过程系统对外所做的体积功为
dA PdV A V2 PdV V1
体积功是过程量,与具体过程相联系。
热力学第一定律:
Q E2 E1 A dQ dE dA
物理意义:热力学第一定律是能量守恒定律在有 内能变化过程中的具体表述,它表示热力学系统 的内能,与外界交换的热量和外界之间的功三者 之间的变化规律。
第十章 热力学基础 教学基本要求
基本概念及基本规律 例题分析
第十章 热力学基础
一、教学基本要求:
掌握功和热量的概念。理解准静态过程,掌握热力学 第一定律。能分析计算理想气体等容、等压、等温和 绝热过程中的功、热量、内能的改变量,热容量及卡 诺循环等简单循环的效率。了解可逆过程和不可逆过 程,了解热力学第二定律及其统计意义
例题6
6、“理想气体只与单一热源接触经历某一循环后,吸
收的热量Q(Q >0)全部用来对外做功A(A >0)。”对
此说法,有如下几种评论,哪种正确(
)
(A)不违反热力学第一定律,但违反热力学第二定律。
(B)不违反热力学第二定律,但违反热力学第一定律。
(C)不违反热力学第一定律,也不违反热力学第二定律。
A内能减少的等容加热过程。 B吸收热量的等温压缩过程。 C吸收热量的等压压缩过程。 D内能增加的绝热压缩过程。
②一切热机的效率都只能小于1。
③热量不能从低温物体向高温物体传递。
④热量从高温物体向低温物体传递是不可逆的。
以上这些叙述( )
(A)只有②④正确。
(B)只有②③④正确。
(C)只有①③④正确。 (D)全部正确。
例题3
3、一定量的理想气体分 别由初态a经①过程ab和初 态a'经②过程a'cb到达相同 的终点b,如图2.5所示。 则两个过程中气体从外界 吸收的热量Q1 、Q2的关系 ()
热力学第二定律:
克劳休斯表述:热量不能自动的从低温物体传向高温 物体。
开尔文表述:其唯一效果是热全部转变为功的过程是 不可能的。 物理意义:热力学第二定律描述了热力学系统变化的 方向性,从微观意义上讲,自然过程(实际能发生的 过程)总是沿着使系统内的分子运动向更加无序的方 向进行。从宏观上讲自然过程都是不可逆的。
(B)η1=η2,A1=A2 (D)η1=η2,A1>A2
例题5
5、两个卡诺机的循环曲线 如图所示,一个工作在温度 为T1和T3的两个热源之间, 另一个工作在温度为T2和T3 的两个热源之间,已知这两 个循环曲线所包围的面积相 等。由此可知( )。
(A)两个热机的效率一定相等。 (B)两个热机从高温热源吸收的热量一定相等。 (C)两个热机吸收的热量与放出的热量(绝对值)的 差值一定相等。 (D) 两个热机向低温热源所放出的热量一定相等。
热容量:系统温度每升高1K所需要的热量。
定压摩尔热容:
Cm, p
1
dQ dT p
定容摩尔热容:
Cm,V
1 dQ
dT V
理想气体的摩尔热容:
i2 Cm, p 2 R
Cm,V
iR 2
迈耶公式:
Cp,m CV ,m R
热量:系统与外界或两个物体之间由于温度不同而 交换的热运动的能量。热量是过程量与具体过程相 联系。
等容过程的相关公式:
dA PdV 0
dQ dE Cv,mdT
等压过程的相关公式:(P不变)
dA PdV RdT
dE CV ,mdT
dQ CP,mdT
等温过程的相关公式:(T不变)
dA PdV
dE 0 dQ dA
Q A RT ln V2
V1
绝热过程的相关公式:(dQ=0) 绝热过程方程(泊松方程)
例题1
1、在下列说法中,那些正确( )
①可逆过程一定是平衡过程。
②平衡过程一定是可逆过程。
③不可逆过程一定是非平衡过程。
④非平衡过程一定是不可逆的。
(A) ④,①
(B)②,③
(C)①,②,③,④
(D)①,③
例题2
2、关于热功转换和热量传递过程,有下面一些叙述
()
①功可以完全变为热量,而热量不能完全变为功。
制冷循环:(逆循环):
外界对系统做功A,使系统从低温热源吸热Q2,向高 温热源放热Q1=Q2+A。
制冷系数为: Q2 Q2
A Q1 Q2
卡诺循环:系统只和两个恒温热源进行热交换的准静 态循环过程是卡诺循环。(在P—V图上由两条等温线, 两条绝热线构成的循环过程)
卡诺正循环的效率:
c
1 T2 T1