熱力學(xué)基本定律課件2

§1.3

氣體系統(tǒng)典型過程分析一、理想氣體

微觀模型：分子是無體積、碰撞完全彈性的剛性質(zhì)點。其特征包括:1.狀態(tài)方程：pV=nRT對理想混合氣體:pV=∑nBRT道爾頓分壓定律：pB=p總xB§1.3氣體系統(tǒng)典型過程分析一、理想氣體微觀模型：分子2.U、H僅是溫度的函數(shù)H=f(T)U=f(T)2.U、H僅是溫度的函數(shù)3.Cp,m,Cv.m是常數(shù)對單原子分子理想氣體：

Cv,m=3/2R,Cp,m=5/2R對雙原子分子理想氣體：Cv,m=5/2R,Cp,m=7/2R3.Cp,m,Cv.m是常數(shù)可見，Cp,m-Cv,m=R

Cp-Cv=nR

可見，Cp,m-Cv,m=R4.nmol的理想氣體發(fā)生任意變溫過程,則：△H=nCp,m(T2-T1)△U=nCv,m(T2-T1)4.nmol的理想氣體發(fā)生任意變溫過程,則：二、理想氣體等溫過程的Q、W、△U、△H

△U=0△H=0對于Q、W的值分以下情況討論：二、理想氣體等溫過程的Q、W、△U、△H1.等溫可逆過程：1.等溫可逆過程：2.等溫恒外壓膨脹過程或壓縮過程:3.等溫自由膨脹過程:2.等溫恒外壓膨脹過程或壓縮過程:3.等溫自由膨脹過程三、理想氣體的絕熱過程1.一般特點：2.絕熱可逆過程：三、理想氣體的絕熱過程1.一般特點：（1）先推導(dǎo)一個方程:

（1）先推導(dǎo)一個方程:第01章熱力學(xué)基本定律課件2適用范圍：理想氣體絕熱可逆過程

（2）絕熱可逆過程功的計算：適用范圍：理想氣體絕熱可逆過程（2）絕熱可逆過程功的計算：（3）絕熱可逆過程和等溫可逆過程中功的比較（3）絕熱可逆過程和等溫可逆過程中功的比較絕熱可逆曲線的坡度比等溫可逆曲線的坡度大。絕熱可逆曲線的坡度比等溫可逆曲線的坡度大。設(shè)在273.15K和1013.25kPa的壓力下，10.00dm3的理想氣體經(jīng)歷下列幾種不同過程，膨脹到最后壓力為101.325kPa的終態(tài)：（1）等溫可逆膨脹；（2）絕熱可逆膨脹；（3）在恒外壓101.325kPa下絕熱膨脹（不可逆絕熱膨脹）。計算各過程氣體最后的體積、所做的功以及△U和△H值。假定Cv,m=3/2R,且與溫度無關(guān)。例題：設(shè)在273.15K和1013.25kPa的壓力下，10.00四、理想氣體的卡諾循環(huán)1.卡諾循環(huán)Carnot循環(huán)過程示意圖

四、理想氣體的卡諾循環(huán)1.卡諾循環(huán)Carnot循環(huán)第一步：理想氣體做等溫可逆膨脹A→B(Ⅰ)第二步：理想氣體做絕熱可逆膨脹B→C(Ⅱ)

第一步：理想氣體做等溫可逆膨脹A→B(Ⅰ)第二步：理想氣體做第三步：理想氣體做等溫可逆壓縮由C→D(Ⅲ)

第四步：理想氣體做絕熱可逆壓縮由D→A(Ⅳ)第三步：理想氣體做等溫可逆壓縮由C→D(Ⅲ)第四步：理想氣在整個循環(huán)過程中，因為ΔU=0，在整個循環(huán)過程中，因為ΔU=0，同樣，由于VD和VA處于同一絕線上，對于Ⅳ則有：

由于VB和VC處于同一絕熱線上，對于Ⅱ根據(jù)絕熱過程方程：

同樣，由于VD和VA處于同一絕線上，對于Ⅳ則有：由于VB和將上面兩式相除，得：

所以，理想氣體在Carnot循環(huán)過程中做的總功為：

將上面兩式相除，得：所以，理想氣體在Carnot循環(huán)過程中2.卡諾熱機(jī)

根據(jù)卡諾循環(huán)運轉(zhuǎn)的熱機(jī)就稱為卡諾熱機(jī)。

熱機(jī)熱功轉(zhuǎn)換的示意圖

2.卡諾熱機(jī)根據(jù)卡諾循環(huán)運轉(zhuǎn)的熱機(jī)就稱為卡諾熱機(jī)。熱機(jī)熱1.熱機(jī)的工作效率對卡諾可逆循環(huán)定義：從高溫?zé)嵩次臒酫2轉(zhuǎn)化為功的百分率叫做熱機(jī)效率。1.熱機(jī)的工作效率對卡諾可逆循環(huán)定義：從高溫?zé)嵩次臒酫2轉(zhuǎn)第01章熱力學(xué)基本定律課件2第01章熱力學(xué)基本定律課件22.致冷機(jī)的工作原理2.致冷機(jī)的工作原理致冷機(jī)工作示意圖

致冷機(jī)的冷凍系數(shù)

致冷機(jī)工作示意圖致冷機(jī)的冷凍系數(shù)冷凍系數(shù)：

冷凍系數(shù)：五、實際氣體1.氣體狀態(tài)方程（1）范德華氣體狀態(tài)方程五、實際氣體1.氣體狀態(tài)方程（2）其他實際氣體狀態(tài)方程（不要求）a、b：范德華常數(shù)；a是考慮分子間的引力引入的修正項，b是考慮分子本身體積引入的修正項。（2）其他實際氣體狀態(tài)方程（不要求）a、b：范德華常數(shù)；a是2.壓縮因子方程與對比狀態(tài)原理

Z＞1，表示難壓縮；Z＜1，表示易壓縮。2.壓縮因子方程與對比狀態(tài)原理Z＞1，表示難壓縮；Z（2）對比狀態(tài)原理:不同的氣體，在相同的對比溫度和對比壓力下，其有相同的對比體積。則：

（2）對比狀態(tài)原理:不同的氣體，在相同的對比溫度和對比壓力下3.Joule-Thomsom實驗多孔塞

絕熱壁

p1

p1V1T1

p2V2T2

p2

3.Joule-Thomsom實驗多孔塞絕熱壁p1p

B(g),nmolP1,V1,T1

節(jié)流膨脹

B(g),nmolP2,V2,T2B(g),nmol節(jié)流B(g),nmol（2）焦耳-湯姆遜