热力学基础PPT课件

O
Q VEE 2E 1
V V
表明，在等体过程中，外界传给气体的热量全 部用来增加气体的内能，系统对外不做功．
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2. 等压过程
p
过程特征 d p = 0 p =常量
过程的功
A
V2 V1
p
pdVp(V2V1)
பைடு நூலகம்
或
A M Mmol
R(T2 T1 )
O
A(p,V1) B(p,V2)
Ａp V
V1
V2
内能或(对任何E 过2程E 都1成立M M m ) o C dlV E(T 2M Mm To1lC)VdT
热量
QpE2E1WM M mo(C l VR)T (2T1)
或 QpM M moC l p(T2T1) 式中Cp为定容摩尔热容
3. 等温过程
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过程特征: d T = 0 d E=0 p1
•表征物体状态变化的物理量.
•摩擦升温(机械功)、电加热(电功)
•功是过程量
S
p
摩擦功： dA frdl
电功： dAIU dtU dq
dl
通常：微量功 = 广义力× 广义位移 P
准静态过程气体对外界做功： d A F d lp S d lP d V
1
2 A
总功： A dA V2 PdV V1
V
双曲线
过程方程: T =恒量, pV=恒量
过程的功:
由
pV M RT Mmol
M RT
dApdV
dV
Mmol V
p2
V1
V2
P - V图
A pdVV 2 MR TdVMR TlnV 2 V2>V1时,Ａ>0
M V 1 m ol V M m ol
V 1
又由
p1V1=p1V2
V2 p1 V1 p2
QE2E1A
对无限小过程： dQdEdA
对气体系统 QE2E 1V V 12pdV
几点说明:
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1.热一定律的另类表述:第一类永动机是不可能造成的.
2.热一定律是包括热现象在内的能量守恒定律
3. 功与热的转换要通过物质才能完成.
4.热一定律中的符号规定: 例：气体向真空自由膨胀
Q > 0,系统从外界吸热 Ａ >0, 系统对外作功.
A M RTln p1
Mmol
p2
热量: 由dE=0, 得 Q TA M M m olR Tln V V 1 2M M m olR Tlnp p 1 2
例题1.
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氮气(N 2 ): M=2.8×10－3kg p
p1=1atm T1=300K p2
•2
p2=3atm p3=1atm
E > 0, 系统内能增加
阀门 水 气体 真空
打开 阀门,水温一直不变 问:
1）气体吸热？ 2）气体温度？ 3）气体内能？ 4）气体做功？
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7.2.2 热力学第一定律在理想气体的等值
过程中的应用
１.等体过程
p
过程特征 dV = 0, V =常量 p2
作功:
dＡV = 0
p1
热量与内能 dQV = dE
P T2
等容过程 等压过程
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）中一条曲
线表示，反之亦如此.
o
循环过程
V
7.2 热力学第一定律
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7.1.1 热力学第一定律 根据能量转化和守恒定律，某一过程，系统 从外界吸热 Q，对外界做功 W，系统内能从 初始态 E1变为 E2，
7.1.1 内能 功和热量 1.内能E:表征与作功和传热有关的系统状态的量.
系统的内能是系统状态的单值函数, E=E(P,T,V).
Mi
理想气体的内能为:
E
RT
Mmol 2
理想气体仅是温度的函数, E=E(T)
气体状态变化时, 内能变化. E只由始末状态决 定, 与过程无关.
2. 功
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例题1续
2→3 等温过程 E=0
A23Q23RT2lnV V3 2 823J
3→4 等压过程
p p2
p1
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•2 •1 4•
A 3 4p 3 (V 4 V 3) 3 7 4 J O
V1 V4
E 3 4C V (T 4 T 3 ) 9J 3全6 过程：
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V4=V3/2 求整个过程的E, Ａ, Q
p1
•1 4•
•3 V
解：先求各状态参量
O
V1 V4
V3
V T 4V 3 V 1 21 2 T V 2 M V 3 M 1 m V 3 3 T .o R 6 2p l1 p p 13 2 T 9 1 p pV 1 22 2 T .3 4 1 0 m 3 3 V 6 91 2T 0 4 K 0 37 m 0 .3 V V 34 3 T 8 1 3 3 4 0 m 先K 5 计1→算Ａ0 Q2分1122过====等0程E10体21.的214过C8EJV程,(QT2,-TＡ1)
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 ,可以 缓慢压缩
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例2：系统（初始温度 T1）从 外界吸热
系统T1
从 T1
T2 是准静态过程
系统 温度 T1 直接与 热源
T2接触，最终达到热平衡，
不是 准静态过程。
等温过程
T1+△T T1+2△T T1+3△T
3.热量(heat)
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• 系统和外界温度不同，就会传热，或称能量交换.
•热量传递可以改变系统的状态.
• 热量是过程量
dQ 微小热量 ：
> 0 表示系统从外界吸热 < 0 表示系统向外界放热
总热量： Q 12dQ 积分与过程有关
改变系统的内能,有两种方式:对系统做功和向
系统传递热量.即做功和传递热量在改变系统
第七章 热力学基础 7.1 内能 功和热量 准静态过程
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7.2 热力学第一定律
7.3 气体的摩尔热容量 7.4 绝热过程
7.5 循环过程 卡诺循环 7.6 热力学第二定律
7.7 热力学第二定律的统计意义 玻耳兹曼熵
7.8 卡诺定理 克劳修斯熵
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7.1 内能 功和热量 准静态过程
内能是等效的. 热功当量：1cal=4.18J
7.1.2 准静态过程
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平衡态：不受外界影响时，系统的宏观性质不随时 间改变。
过程：系统状态的变化就是过程。
准静态过程: 过程中的每一中间状态都是平衡态. 举例1：外界对系统做功 无限缓慢的压缩过程
非平衡态到平衡态的过渡时间，
u
即弛豫时间，约 10 -3 秒 ，如果