物理第八章熱力學(xué)課件

1、三熱量（過程量通過傳熱方式傳遞能量的量度，系統(tǒng)和外界存在溫差而發(fā)生三熱量（過程量通過傳熱方式傳遞能量的量度，系統(tǒng)和外界存在溫差而發(fā)生的能量傳遞功與熱量的異1）2）4.181，1J0.243）物理本質(zhì)（能量轉(zhuǎn)換）.功熱分子熱運(yùn)動能分子熱運(yùn)動能分子熱運(yùn)動能宏觀運(yùn)動能T1 8-一內(nèi) 能 （狀態(tài)量理想氣8-一內(nèi) 能 （狀態(tài)量理想氣體內(nèi)能,表征系統(tǒng)狀態(tài)的單值函理想氣體的內(nèi)能僅是溫度的函數(shù) 系統(tǒng)內(nèi)能的增量只與系統(tǒng)起始和終了狀關(guān)，與系統(tǒng)所經(jīng)歷的過程無關(guān)Ei 2E i 2二熱力學(xué)第一定QEW二熱力學(xué)第一定QEW另一部分使系統(tǒng)對外界做.QE2dQdEdW dE 微小過準(zhǔn)靜態(tài)過QE2 E1Wp1*V2 QEW物理

2、意1）.是不可能制成的 第一類2）QEW物理意1）.是不可能制成的 第一類2）.QW+系統(tǒng)吸內(nèi)能增系統(tǒng)對外界做系統(tǒng)放內(nèi)能減外界對系統(tǒng)做第一定律的符號規(guī)8-理想氣體的等體過程和等壓摩爾熱pV 8-理想氣體的等體過程和等壓摩爾熱pV （理想氣體的共性dQdEQE2i（3）ERT（理想氣體的狀態(tài)函數(shù)2各等值過程的特性 解決過程中量轉(zhuǎn)計(jì)算各等值過程的熱量、功和內(nèi)能的理等等等絕WQ等等等絕WQ一體熱V dW 特dV一體熱V dW 特dVE i 2i dE 2熱力學(xué)第一定Ep(p2,V,T2(p1,V,1)iE 熱力學(xué)第一定2摩爾定體熱容理想氣體iE 熱力學(xué)第一定2摩爾定體熱容理想氣體在等體過程中收的熱量

3、 dQV，使溫度升其摩爾定體熱容 CVdQV CVi ECQVVV2二等壓過摩爾定壓熱p 常W p(V2二等壓過摩爾定壓熱p 常W p(V2功R(T2 T1) iE 12Qp EW i RR熱一pp (p,V1,T1)(p,V2,T2W理想氣體在等壓過程中摩爾定壓熱容收的熱量，溫度理想氣體在等壓過程中摩爾定壓熱容收的熱量，溫度升高dT，其摩爾定壓熱容CpCpdTCp 理想氣理想i i RRCp Rp2 i 定體摩爾熱V2i2 i 定體摩爾熱V2i2定壓摩爾熱Cp2摩爾定壓熱容和摩爾定體熱容的摩爾熱容比（比熱容比 Cp i212iiCp CV 8-一等溫過T常特過程方pV EQT8-一等溫過T常

4、特過程方pV EQT Ep QVTV1熱力學(xué)第一定p1 (p1,V1,T(p2,V2,T pRTdVpV2RTln 二絕熱過與外界無熱量交換的過Q特QETW 2二絕熱過與外界無熱量交換的過Q特QETW 2VaV11CV(T2 Ei 2熱一1(p ,V ,T (p2,V2,T2V2 由熱力學(xué)第一定律Wa Wa CV(T1T2i RT 由熱力學(xué)第一定律Wa Wa CV(T1T2i RT RT 122若已p1,V1p2,V2(p1V1 p2V2pV W 從aVRRW (pV pV aC pV p1V1 1(1,1,1)(p2,V2,T2V2 絕熱過程方程的推dW dQ0,pdVCV絕熱過程方程的推d

5、W dQ0,pdVCVpV VVdV 分離變量VRT1 1 VV1T 常量 pV 常量 p 1T常量1(Q(p2,V2,T2V2 絕熱過程曲線的斜三絕和等溫pVpV1dVVdp絕熱過程曲線的斜三絕和等溫pVpV1dVVdp(dpaVA等溫過程曲線的斜pdVVdp (dpTVA于等溫線的斜率絕對值TQCp aB的氫氣，最初的壓強(qiáng)為1.013105 5 例溫度20，求在下列過程中，把氫氣壓縮為原體1/10 需作的功1）等溫過程，2的氫氣，最初的壓強(qiáng)為1.013105 5 例溫度20，求在下列過程中，把氫氣壓縮為原體1/10 需作的功1）等溫過程，2）.3）這兩過程后，氣體的壓強(qiáng)各為多解1） RTl

6、nV2 2.801041212）(iiT2 T1(V1)12 Tp T12o V VV V TQT2CV(T2 12 20.44Jmol1 KT2CV(T2 12 20.44Jmol1 K1 4.701043） p (V1 )1.01310621V 2 p 2.551061)對絕熱過程12V22 Tp T12o V VV V TQ例氮?dú)庖夯训獨(dú)夥旁谝粋€(gè)絕熱的開始時(shí),氮?dú)獾膲簭?qiáng)為50個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓、溫例氮?dú)庖夯训獨(dú)夥旁谝粋€(gè)絕熱的開始時(shí),氮?dú)獾膲簭?qiáng)為50個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓、溫度為經(jīng)急速膨脹后,其壓強(qiáng)降1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓,從而使氣液.試問此時(shí)氮的溫度為多?解 氮?dú)饪梢暈槔硐霘怏wp1 501.013105其液

7、化過程為絕熱過程T11.013105 i2 iipT (2)21V1T 常量 pV 常量 p 1T常量8-循環(huán)過卡諾循熱機(jī)發(fā)展簡1698年薩維利和1705年紐可8-循環(huán)過卡諾循熱機(jī)發(fā)展簡1698年薩維利和1705年紐可門先后發(fā)明了蒸汽機(jī)當(dāng)時(shí)蒸汽機(jī)的效率極,1765年瓦特進(jìn)行改進(jìn)人們一直在為提高熱機(jī)的效率而大大提高了效率 力從理論上研究熱機(jī)效率問題一方面指明了另一方面也推動了熱學(xué)理論的發(fā)展 效率的方向各種熱機(jī)的效液機(jī)火柴油蒸汽：持續(xù)地將熱量：持續(xù)地將熱量轉(zhuǎn)變?yōu)楣Φ臋C(jī)器 熱工作物質(zhì)（工質(zhì)）：熱機(jī)中被利用來吸收熱并對外做功的物質(zhì) 冰箱循環(huán)示冰箱循環(huán)示意一循環(huán)過系統(tǒng)經(jīng)過一系列變化狀態(tài)過程后，又回到原狀

8、態(tài)的過程一循環(huán)過系統(tǒng)經(jīng)過一系列變化狀態(tài)過程后，又回到原狀態(tài)的過程叫熱力學(xué)循環(huán)過.E特Q熱力學(xué)第一定凈功 W Q1總吸總放（取絕對值cWB二熱機(jī)效率和致冷機(jī)的致冷熱熱機(jī)（正循環(huán)）W 二熱機(jī)效率和致冷機(jī)的致冷熱熱機(jī)（正循環(huán)）W 熱機(jī)效1Q Q2 低溫?zé)醀高溫?zé)醀V Bp高溫?zé)酇c致冷WdBoVV低溫?zé)酈致冷機(jī)（逆循環(huán)）W致冷機(jī)致冷系p高溫?zé)酇c致冷WdBoVV低溫?zé)酈致冷機(jī)（逆循環(huán)）W致冷機(jī)致冷系QeQe Q2W1氦氣經(jīng)的循環(huán)過程2p1, 1氦氣經(jīng)的循環(huán)過程2p1, .各過程中氣體吸收的熱量和熱機(jī)的效解由理想氣體物態(tài)方程T2 T3 T4 CV(T2 T1)Q23Cp(3 T2)1Q23 C1Q34

9、Q41Q23 C1Q34Q41Cp(T1T4)Q1 CCp CV W(p2p1)(V4V1)p1V1WQ 1121(3V21三卡諾循年法國的年青工程師卡諾提出一個(gè)工作在給出了熱機(jī)效率卡諾循環(huán)熱源之間的理想三卡諾循年法國的年青工程師卡諾提出一個(gè)工作在給出了熱機(jī)效率卡諾循環(huán)熱源之間的理想理論極限值兩個(gè)準(zhǔn)靜態(tài)等溫兩個(gè)準(zhǔn)靜態(tài)絕熱組卡諾卡諾熱低溫?zé)醀T12Vo WD2理想氣體卡諾循環(huán)熱機(jī)效率的ABCD等理想氣體卡諾循環(huán)熱機(jī)效率的ABCD等溫膨絕熱壓VRT Q 21ab1V1AB等溫膨脹吸卡諾循T1 Vo abWD2Q 11V1RT Q22V4V1TVV213231Q 11V1RT Q22V4V1TVV2

10、13231Q2 1T1 V1TV1214DABC CDT1 Vo abWD2 卡諾熱機(jī)效ln1Q2 1T1 卡諾熱機(jī)效ln1Q2 1T1 卡諾熱機(jī)效率與工作物質(zhì)無關(guān)，只與兩個(gè)熱源的溫度有關(guān)，兩熱源的溫差越大，則卡諾循環(huán)的效率越高 .1T1 abVo WD2卡諾致冷機(jī)（卡諾逆循環(huán)卡諾致冷卡諾致冷機(jī)（卡諾逆循環(huán)卡諾致冷e卡諾致冷機(jī)致冷低溫?zé)醀T WDCo圖中兩卡諾循121圖中兩卡諾循1212122W 28-熱力學(xué)第二定律的表卡諾定第二定律的提12功熱轉(zhuǎn)換的條件第一定律無法說明熱8-熱力學(xué)第二定律的表卡諾定第二定律的提12功熱轉(zhuǎn)換的條件第一定律無法說明熱傳導(dǎo)的方向性、氣膨脹的不逆性問題第一定律無法說

11、明一熱力學(xué)第二定律的兩種1開爾文說法：不可能制造出這樣一種環(huán)工作的熱機(jī)，它只使單一熱源冷卻來做功，何變.E卡諾熱低溫?zé)醀T E卡諾熱低溫?zé)醀T 2等溫膨脹過程是從單一熱源吸熱作功，而不放出熱量給其它物體,但它Wp1(p1,V1,T1(p2,V2,TW2克勞修斯說法：不可能把熱量從低溫物體.動傳到2克勞修斯說法：不可能把熱量從低溫物體.動傳到高溫物體而不引起外界的變卡諾致冷Q雖然卡諾致冷機(jī)能把熱量從低溫物體移至物體，但需外界作功且使環(huán)境發(fā)生變.低溫?zé)嵩碬高溫?zé)嵩?T1 WDo1熱力學(xué)第二定律是大量實(shí)驗(yàn)1熱力學(xué)第二定律是大量實(shí)驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)的結(jié)2熱力學(xué)第二定律開爾文說法與克勞修斯法具有等效3熱力學(xué)第二定

12、律可有多種說法，每一種法都反映了自然界過程進(jìn)行的方向.二可逆過程與不可逆過可逆過在系統(tǒng)二可逆過程與不可逆過可逆過在系統(tǒng)狀態(tài)變化過程中,如果逆程能重復(fù)正過程的每一狀態(tài)而不引起其他變化這樣的過程叫做可逆過.準(zhǔn)靜態(tài)無摩擦過程為可逆過不可逆過程：在不引起其他變化的條件下能使逆過程重復(fù)正過程的每一狀態(tài)，或者雖能重復(fù)但必然會引起其他變化，這樣的過程叫做不可逆過程可逆過程的條準(zhǔn)靜態(tài)過程（無限緩慢的過程），且力、粘滯力不可逆過程：在不引起其他變化的條件下能使逆過程重復(fù)正過程的每一狀態(tài)，或者雖能重復(fù)但必然會引起其他變化，這樣的過程叫做不可逆過程可逆過程的條準(zhǔn)靜態(tài)過程（無限緩慢的過程），且力、粘滯力或其他耗散力作功量耗散的不可逆過程 .熱力學(xué)第二定律的自然界一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的