大學物理熱學課件

大學物理熱學大學物理熱學1熱學1．什么是熱學2．兩種研究方法以物質(zhì)的熱運動以及熱運動與其它運動形態(tài)之間的轉(zhuǎn)化規(guī)律為研究對象的一門學科。熱力學——宏觀理論不涉及物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)。第十三章統(tǒng)計物理學——微觀理論.第十二章熱學1．什么是熱學2．兩種研究方法以物質(zhì)的熱運動以及熱212－1氣體物態(tài)參量平衡態(tài)理想氣體物態(tài)方程一、氣體物態(tài)參量第十三章熱力學基礎p、V、T1.氣體壓強P：力學描述.2.體積V：幾何描述.

3.溫度T：熱學描述單位：溫標K（開爾文）.12－1氣體物態(tài)參量平衡態(tài)一、氣體物態(tài)參量第十三章3二、平衡態(tài)理想氣體的物態(tài)方程1、平衡態(tài)可以用P--V圖上的一個點來表示。

pV2、物態(tài)方程3、理想氣體的物態(tài)方程理想氣體：氣體在溫度不太低、壓強不太大時，可近似為理想氣體。m——氣體質(zhì)量M——氣體摩爾質(zhì)量R=8.31J·mol-1·K-1——摩爾氣體常量二、平衡態(tài)理想氣體的物態(tài)方程1、平衡態(tài)可以用P--V4可用Ｐ－V圖上的一條有方向的曲線表示。13-1準靜態(tài)過程功熱量一、準靜態(tài)過程元功：系統(tǒng)體積由V1變?yōu)閂2，系統(tǒng)對外界作總功為：二、功準靜態(tài)過程系統(tǒng)對外界做功：可用Ｐ－V圖上的一條有方向的曲線表示。13-1準靜態(tài)過5注意：2、功等于P—V圖上過程曲線下的面積,體積增加取正,減小取負。3、功是過程量功與過程的路徑有關(guān)，V不變時W=01、V，W>0；V，W<0或外界對系統(tǒng)作功4、作功是改變系統(tǒng)內(nèi)能的一種方法。Q單位：J(焦耳)

①熱量與功一樣都是過程量。說明：

②傳遞熱量和作功都可改變系統(tǒng)的內(nèi)能三、熱量注意：2、功等于P—V圖上過程曲線下的面積,體積增加取正,6所有分子各種熱運動（包括平動，轉(zhuǎn)動和振動）能量和分子間相互作用勢能13－2熱力學第一定律內(nèi)能一、內(nèi)能說明：①改變內(nèi)能的方式：做功，傳遞熱量。②內(nèi)能E是狀態(tài)量，因此內(nèi)能變化△E僅與始末狀態(tài)有關(guān)，與過程無關(guān).2AB1**2AB1**所有分子各種熱運動（包括平動，轉(zhuǎn)動和振動）能量和分子間相互作7實際氣體③理想氣體的內(nèi)能僅是溫度的函數(shù)單原子分子剛性雙原子分子剛性多原子分子溫度越高內(nèi)能越大i：自由度實際氣體③理想氣體的內(nèi)能僅是溫度的函數(shù)單原子分子剛性雙原子分8二、熱力學第一定律對于微小過程符號規(guī)定+系統(tǒng)實際吸熱系統(tǒng)實際放熱內(nèi)能增加內(nèi)能減少系統(tǒng)對外做正功即：體積增加系統(tǒng)對外作負功或外界對系統(tǒng)做功即:體積減?。?）對于理想氣體準靜態(tài)過程有：(2)熱力學第一定律是包括熱現(xiàn)象在內(nèi)的能量守恒定律對任何物質(zhì)的任何過程都成立.注意Q：系統(tǒng)吸熱W：系統(tǒng)對外做功二、熱力學第一定律對于微小過程符號規(guī)定+系統(tǒng)實際吸熱系統(tǒng)實際9

13-14.如圖所示，系統(tǒng)從狀態(tài)A沿ABC變化到狀態(tài)C的過程中，外界有326J的熱量傳遞給系統(tǒng)，同時系統(tǒng)對外作功126J。當系統(tǒng)從狀態(tài)C沿另一曲線返回到狀態(tài)A時，外界對系統(tǒng)作功為52J，則此過程中系統(tǒng)是吸熱還是放熱？傳遞熱量是多少？解：ABC過程J126ABC=WJ,326ABC=QJ200ABCABCAC=-=DWQE

從C到A過程：負號表示系統(tǒng)向外界放熱252J。J200CA-=DEJ252CACACA-=+D=WEQ

13-14.如圖所示，系統(tǒng)從狀態(tài)A沿ABC變化到狀態(tài)C的過101.等體過程V=恒量T2T1pV0ab第一定律特點：13－3理想氣體的等體過程和等壓過程摩爾熱容一、等體過程定體摩爾熱容WV=0過程方程：功、熱量、內(nèi)能的變化過程曲線：吸收的熱量全部用來內(nèi)能增加;或向外界放熱以內(nèi)能減小為代價;系統(tǒng)對外不作功。1.等體過程V=恒量T2T1pV0ab第一定律特點：13－3113、理想氣體定體摩爾熱容定義：1mol、等體過程升高1度所需的熱量等體過程吸熱等體過程內(nèi)能的增量理想氣體的內(nèi)能另表述：理想氣體準靜態(tài)過程熱力學第一定律：3、理想氣體定體摩爾熱容定義：1mol、等體過程升高1度所需12P=恒量第一定律特點：吸收的熱量一部分用來內(nèi)能增加，一部分用來對外做功。二、等壓過程定壓摩爾熱容1、等壓過程過程方程：功、熱量、內(nèi)能的變化過程曲線：P=恒量第一定律特點：吸收的熱量一部分用來內(nèi)能增加，一部分用132、定壓摩爾熱容定義：1mol、等壓過程中升高1度所需的熱量。等壓過程的吸熱Mayer公式等壓過程第一定律2、定壓摩爾熱容定義：1mol、等壓過程中升高1度所需的熱量14摩爾熱容比泊松比1.67單原子分子理想氣體雙原子分子理想氣體多原子分子理想氣體1.401.33摩爾熱容比泊松比1.67單原子分子理想氣體雙原子分子理想氣體15等容等壓欲求W，Q或ΔE，要會用狀態(tài)方程求出P、V、T、ν等容等壓欲求W，Q或ΔE，要會用狀態(tài)方程求出P、V、T、ν1613-13：一壓強為1.0×105Pa，體積為1.0×10-3m3的氧氣自0℃加熱到100℃,問:(1)當壓強不變時,需要多少熱量?當體積不變時,需要多少熱量?(2)在等壓或等體過程中各作了多少功？解：根據(jù)題意得（1）（2）得:由或用熱力學第一定律求解。13-13：一壓強為1.0×105Pa，體積為1.0×10-17T=恒量pVp1p2III..OV2V113－4理想氣體的等溫過程和絕熱過程一、等溫過程過程方程：功、熱量、內(nèi)能的變化第一定律特點：吸收的熱量全部用來對外作功，內(nèi)能保持不變。過程曲線T=恒量pVp1p2III..OV2V113－4理想氣體18二、絕熱過程1、絕熱過程Qa=0功、熱量、內(nèi)能的變化第一定律特點：系統(tǒng)對外界所作的功以內(nèi)能減少為代價。2、絕熱過程方程二、絕熱過程1、絕熱過程Qa=0功、熱量、內(nèi)能的變化第一定律19絕熱過程曲線的斜率等溫過程曲線的斜率絕熱線的斜率大于等溫線的斜率.常量常量常量3、絕熱過程曲線絕熱線比等溫線陡。證明:絕熱過程曲線的斜率等溫過程曲線的斜率絕熱線的斜率大于等溫線的20等容等壓等溫絕熱總結(jié):欲求W，Q或ΔE，要會用狀態(tài)方程求出P、V、T過程方程等容等壓等溫絕熱總結(jié):欲求W，Q或ΔE，要會用狀態(tài)方程求出P21例:設有5mol的氫氣,最初的壓強為溫度為,求在下列過程中,把氫氣壓縮為原體積的1/10需作的功:1）等溫過程.2）絕熱過程.3）經(jīng)這兩過程后,氣體的壓強各為多少？解1）等溫過程2）絕熱過程

12常量由得：3）等溫過程絕熱過程例:設有5mol的氫氣,最初的壓強為22可用P-V圖上一條有方向的閉合曲線表示。13－5循環(huán)過程卡諾循環(huán)一、循環(huán)過程1、定義：2、循環(huán)過程的分類OpV逆３、內(nèi)能的變化、功、熱量：內(nèi)能變化：吸收的熱量：正可用P-V圖上一條有方向的閉合曲線表示。13－5循環(huán)過程23經(jīng)歷一個循環(huán)后對外作的凈功氣體對外所作的凈功為：等于閉合曲線所包圍的面積正循環(huán)取正號,逆循環(huán)取負號。經(jīng)歷一個循環(huán)后對外作的凈功氣體對外所作的凈功為：等于閉合曲線24求Ｗ或Ｑ的方法：②求得Qi，然后代數(shù)和即為Ｑ或Ｗ法二：循環(huán)過程分為幾個小過程，對每一個小過程用第一定律③求得Qi，將所有正的相加為Q1，表示循環(huán)過程吸熱;所有負的相加取絕對值（或負號）為Q2，表示循環(huán)過程放熱。則有法一：Ｐ--Ｖ圖上閉合曲線包圍的面積帶上正負號。AB①求得Ｗi，然后代數(shù)和即為Ｗ或Ｑ;求Ｗ或Ｑ的方法：②求得Qi，然后代數(shù)和即為Ｑ或Ｗ法二：循25熱機（正循環(huán)）AB2、熱機效率：表示熱機的效能。熱機熱機示意圖二、熱機和制冷機1、熱機：如蒸汽機、內(nèi)燃機低溫熱源高溫熱源熱機（正循環(huán)）AB2、熱機效率：表示熱機的效能。熱機熱機示意26求熱機效率：法一：用第一定律求得Qi,所有正的相加為Q1，所有負的相加取絕對值為Q2，例1、1mol氦氣經(jīng)過如圖所示的循環(huán)過程，其中P2=2P1，V4=2V1，求：(1)1—2、2—3、3—4、4—1各過程中氣體吸收的熱量;(2)熱機的效率1423求熱機效率：法一：用第一定律求得Qi,所有正的相加為Q1271423解:（1）由理想氣體狀態(tài)方程得（2）或：（）1423解:（1）由理想氣體狀態(tài)方程得（2）或：（28練習：0.32kg的氧氣作如圖所示的ABCDA循環(huán),設求循環(huán)效率K2002=TK3001=T解：M()21mV,-=TTCMmDADAD=EQ()ln121ABVVRTMmQ=()ln212VVRTMmCD=QBCBCD=EQ()21mV,-=TTCMm=1000CV,m>0=-1000CV,m<0=2000Rln1/2<0=3000Rln2>0%15=練習：0.32kg的氧氣作如圖所示的ABCDA循環(huán),設求循29ABCDPV0V1V4V2V3T1T2p1p4p2p3QABQCDAB：等溫T1膨脹例、求卡諾熱機效率?？ㄖZ循環(huán)：四個過程如下圖BC：絕熱膨脹CD：等溫T2壓縮DA：絕熱壓縮ABCDPV0V1V4V2V3T1T2p1p4p2p3QAB30效率：BC過程DA過程兩式比較結(jié)論：卡諾熱機的效率由高溫熱源和低溫熱源的溫度決定，高溫熱源溫度越高，低溫熱源溫度越低，則循環(huán)效率越高；ABCDPV0V1V4V2V3T1T2p1p4p2p3Q1Q2效率：BC過程DA過程兩式比較結(jié)論：卡諾熱機的效率由高溫熱源31例：一卡諾熱機的低溫熱源溫度為7℃，效率為40％，若要將其效率提高到50％，問高溫熱源的溫度需提高多少？則有：T2=273.15+7=280.15K121TT￠￠-=￠￠h12,1TT￠-=￠h解：設高溫熱源的溫度分別為:、1T￠1T￠￠K3.931111211=￠--￠￠-=￠-￠￠=DTTTThh例：一卡諾熱機的低溫熱源溫度為7℃，效率為40％，若要將其效32AB4.致冷系數(shù)：致冷機致冷機示意圖３.致冷機它是利用外界做功使熱量由低溫處流入高溫處，從而獲得低溫的機器。低溫熱源高溫熱源表示致冷機的效能。AB4.致冷系數(shù)：致冷機致冷機示意圖３.致冷機它是利用外界33卡諾制冷機：逆循環(huán)致冷系數(shù)T2ABCDPV0V1V4V2V3T1p1p4p2p3Q1Q2致冷機低溫熱源高溫熱源卡諾制冷機：逆循環(huán)致冷系數(shù)T2ABCDPV0V1V4V2V334二、摩爾熱容一、理想氣體的物態(tài)方程總結(jié)三、理想氣體的內(nèi)能過程方程二、摩爾熱容一、理想氣體的物態(tài)方程總結(jié)三、理想氣體的內(nèi)能35四、熱力學第一定律理想氣體準靜態(tài)過程等容等壓等溫絕熱欲求W，Q或ΔE，要會用狀態(tài)方程求出P、V、T過程方程四、熱力學第一定律理想氣體準靜態(tài)過程等容等壓等溫絕熱欲求W，361、熱機效率（或循環(huán)效率）五、熱機和制冷機2.致冷機致冷系數(shù)：熱機低溫熱源高溫熱源致冷機低溫熱源高溫熱源作業(yè):P255-25813-1,2,3,5,13,14,18,23,251、熱機效率（或循環(huán)效率）五、熱機和制冷機2.致冷機致冷系數(shù)37帕斯卡爾(BLAISEPASCAL)，1623～1662，法國17世紀最具天才的數(shù)學家、物理學家、哲學家。他在理論科學和實驗科學兩方面都做出巨大貢獻。帕斯卡沒有受過正規(guī)的學校教育但在他短短的39年人生里,干了很多的事情,哪一件都很了不起。他提出了幾何學上的帕斯卡爾六邊形定理、帕斯卡爾三角形，物理學上的帕斯卡爾定理等,他創(chuàng)制了世界上第一臺計算機,他制作了水銀氣壓計,他還是概率的創(chuàng)立人之一……科研和讀書的間隙,他把他的思緒隨時寫在大頁紙上,然后有一天,他把這些紙裁成小條,按內(nèi)容歸納排列成書,這就是哲學名著《帕斯卡爾思想錄》。在《思想錄》里，留給世人一句名言：“人只不過是一根蘆葦,是自然界最脆弱的東西，但他是一根有思想的蘆葦.”他建立的直覺主義原則對于后來一些哲學家，如盧梭和伯格森等都有影響科學界銘記著帕斯卡的功績，國際單位制規(guī)定“壓強”單位為“帕斯卡”，是因為他率先提出了描述液體壓強性質(zhì)的“帕斯卡定律”。計算機領(lǐng)域更不會忘記帕斯卡的貢獻，1971年面世的PASCAL語言，也是為了紀念這位先驅(qū)，使帕斯卡的英名長留在電腦時代里帕斯卡爾(BLAISEPASCAL)，1623～138開爾文(1824—1907)是英國著名物理學家、發(fā)明家，原名W.湯姆孫。他是本世紀的最偉大的人物之一，是一個偉大的數(shù)學物理學家兼電學家。他被看作英帝國的第一位物理學家，同時受到世界其他國家的贊賞。他的一生獲得了一切可能給予的榮譽。而他也無愧于這一切，這是他在漫長的一生中所作的實際努力而獲得的。這些努力使他不僅有了名望和財富，而且贏得了廣泛的聲譽。開爾文研究范圍廣泛，在熱學、電磁學、流體力學、光學、地球物理、數(shù)學、工程應用等方面都做出了貢獻。他一生發(fā)表論文多達600余篇，取得70種發(fā)明專利，他在當時科學界享有極高的名望，受到英國本國和歐美各國科學家、科學團體的推崇。他在熱學、電磁學及它們的工程應用方面的研究最為出色。開爾文一生謙虛勤奮，意志堅強，不怕失敗，百折不撓。在對待困難問題上他講：“我們都感到，對困難必須正視，不能回避；應當把它放在心里，希望能夠解決它。無論如何，每個困難一定有解決的辦法，雖然我們可能一生沒有能找到?！彼@種終生不懈地為科學事業(yè)奮斗的精神，永遠為后人敬仰。1896年在格拉斯哥大學慶祝他50周年教授生涯大會上，他說：“有兩個字最能代表我50年內(nèi)在科學研究上的奮斗，就是‘失敗’兩字。為了紀念他在科學上的功績，國際計量大會把熱力學溫標（即絕對溫標）稱為開爾文（開氏）溫標，熱力學溫度以開爾文為單位，是現(xiàn)在國際單位制中七個基本單位之一。

開爾文的一生是非常成功的，他可以算作世界上最偉大的科學家中的一位。他于1907年12月17日去世時，得到了幾乎整個英國和全世界科學家的哀悼。他的遺體被安葬在威斯敏斯特教堂牛頓墓的旁邊。開爾文(1824—1907)是英國著名物理學家、發(fā)39大學物理熱學大學物理熱學40熱學1．什么是熱學2．兩種研究方法以物質(zhì)的熱運動以及熱運動與其它運動形態(tài)之間的轉(zhuǎn)化規(guī)律為研究對象的一門學科。熱力學——宏觀理論不涉及物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)。第十三章統(tǒng)計物理學——微觀理論.第十二章熱學1．什么是熱學2．兩種研究方法以物質(zhì)的熱運動以及熱4112－1氣體物態(tài)參量平衡態(tài)理想氣體物態(tài)方程一、氣體物態(tài)參量第十三章熱力學基礎p、V、T1.氣體壓強P：力學描述.2.體積V：幾何描述.

3.溫度T：熱學描述單位：溫標K（開爾文）.12－1氣體物態(tài)參量平衡態(tài)一、氣體物態(tài)參量第十三章42二、平衡態(tài)理想氣體的物態(tài)方程1、平衡態(tài)可以用P--V圖上的一個點來表示。

pV2、物態(tài)方程3、理想氣體的物態(tài)方程理想氣體：氣體在溫度不太低、壓強不太大時，可近似為理想氣體。m——氣體質(zhì)量M——氣體摩爾質(zhì)量R=8.31J·mol-1·K-1——摩爾氣體常量二、平衡態(tài)理想氣體的物態(tài)方程1、平衡態(tài)可以用P--V43可用Ｐ－V圖上的一條有方向的曲線表示。13-1準靜態(tài)過程功熱量一、準靜態(tài)過程元功：系統(tǒng)體積由V1變?yōu)閂2，系統(tǒng)對外界作總功為：二、功準靜態(tài)過程系統(tǒng)對外界做功：可用Ｐ－V圖上的一條有方向的曲線表示。13-1準靜態(tài)過44注意：2、功等于P—V圖上過程曲線下的面積,體積增加取正,減小取負。3、功是過程量功與過程的路徑有關(guān)，V不變時W=01、V，W>0；V，W<0或外界對系統(tǒng)作功4、作功是改變系統(tǒng)內(nèi)能的一種方法。Q單位：J(焦耳)

①熱量與功一樣都是過程量。說明：

②傳遞熱量和作功都可改變系統(tǒng)的內(nèi)能三、熱量注意：2、功等于P—V圖上過程曲線下的面積,體積增加取正,45所有分子各種熱運動（包括平動，轉(zhuǎn)動和振動）能量和分子間相互作用勢能13－2熱力學第一定律內(nèi)能一、內(nèi)能說明：①改變內(nèi)能的方式：做功，傳遞熱量。②內(nèi)能E是狀態(tài)量，因此內(nèi)能變化△E僅與始末狀態(tài)有關(guān)，與過程無關(guān).2AB1**2AB1**所有分子各種熱運動（包括平動，轉(zhuǎn)動和振動）能量和分子間相互作46實際氣體③理想氣體的內(nèi)能僅是溫度的函數(shù)單原子分子剛性雙原子分子剛性多原子分子溫度越高內(nèi)能越大i：自由度實際氣體③理想氣體的內(nèi)能僅是溫度的函數(shù)單原子分子剛性雙原子分47二、熱力學第一定律對于微小過程符號規(guī)定+系統(tǒng)實際吸熱系統(tǒng)實際放熱內(nèi)能增加內(nèi)能減少系統(tǒng)對外做正功即：體積增加系統(tǒng)對外作負功或外界對系統(tǒng)做功即:體積減小（1）對于理想氣體準靜態(tài)過程有：(2)熱力學第一定律是包括熱現(xiàn)象在內(nèi)的能量守恒定律對任何物質(zhì)的任何過程都成立.注意Q：系統(tǒng)吸熱W：系統(tǒng)對外做功二、熱力學第一定律對于微小過程符號規(guī)定+系統(tǒng)實際吸熱系統(tǒng)實際48

13-14.如圖所示，系統(tǒng)從狀態(tài)A沿ABC變化到狀態(tài)C的過程中，外界有326J的熱量傳遞給系統(tǒng)，同時系統(tǒng)對外作功126J。當系統(tǒng)從狀態(tài)C沿另一曲線返回到狀態(tài)A時，外界對系統(tǒng)作功為52J，則此過程中系統(tǒng)是吸熱還是放熱？傳遞熱量是多少？解：ABC過程J126ABC=WJ,326ABC=QJ200ABCABCAC=-=DWQE

從C到A過程：負號表示系統(tǒng)向外界放熱252J。J200CA-=DEJ252CACACA-=+D=WEQ

13-14.如圖所示，系統(tǒng)從狀態(tài)A沿ABC變化到狀態(tài)C的過491.等體過程V=恒量T2T1pV0ab第一定律特點：13－3理想氣體的等體過程和等壓過程摩爾熱容一、等體過程定體摩爾熱容WV=0過程方程：功、熱量、內(nèi)能的變化過程曲線：吸收的熱量全部用來內(nèi)能增加;或向外界放熱以內(nèi)能減小為代價;系統(tǒng)對外不作功。1.等體過程V=恒量T2T1pV0ab第一定律特點：13－3503、理想氣體定體摩爾熱容定義：1mol、等體過程升高1度所需的熱量等體過程吸熱等體過程內(nèi)能的增量理想氣體的內(nèi)能另表述：理想氣體準靜態(tài)過程熱力學第一定律：3、理想氣體定體摩爾熱容定義：1mol、等體過程升高1度所需51P=恒量第一定律特點：吸收的熱量一部分用來內(nèi)能增加，一部分用來對外做功。二、等壓過程定壓摩爾熱容1、等壓過程過程方程：功、熱量、內(nèi)能的變化過程曲線：P=恒量第一定律特點：吸收的熱量一部分用來內(nèi)能增加，一部分用522、定壓摩爾熱容定義：1mol、等壓過程中升高1度所需的熱量。等壓過程的吸熱Mayer公式等壓過程第一定律2、定壓摩爾熱容定義：1mol、等壓過程中升高1度所需的熱量53摩爾熱容比泊松比1.67單原子分子理想氣體雙原子分子理想氣體多原子分子理想氣體1.401.33摩爾熱容比泊松比1.67單原子分子理想氣體雙原子分子理想氣體54等容等壓欲求W，Q或ΔE，要會用狀態(tài)方程求出P、V、T、ν等容等壓欲求W，Q或ΔE，要會用狀態(tài)方程求出P、V、T、ν5513-13：一壓強為1.0×105Pa，體積為1.0×10-3m3的氧氣自0℃加熱到100℃,問:(1)當壓強不變時,需要多少熱量?當體積不變時,需要多少熱量?(2)在等壓或等體過程中各作了多少功？解：根據(jù)題意得（1）（2）得:由或用熱力學第一定律求解。13-13：一壓強為1.0×105Pa，體積為1.0×10-56T=恒量pVp1p2III..OV2V113－4理想氣體的等溫過程和絕熱過程一、等溫過程過程方程：功、熱量、內(nèi)能的變化第一定律特點：吸收的熱量全部用來對外作功，內(nèi)能保持不變。過程曲線T=恒量pVp1p2III..OV2V113－4理想氣體57二、絕熱過程1、絕熱過程Qa=0功、熱量、內(nèi)能的變化第一定律特點：系統(tǒng)對外界所作的功以內(nèi)能減少為代價。2、絕熱過程方程二、絕熱過程1、絕熱過程Qa=0功、熱量、內(nèi)能的變化第一定律58絕熱過程曲線的斜率等溫過程曲線的斜率絕熱線的斜率大于等溫線的斜率.常量常量常量3、絕熱過程曲線絕熱線比等溫線陡。證明:絕熱過程曲線的斜率等溫過程曲線的斜率絕熱線的斜率大于等溫線的59等容等壓等溫絕熱總結(jié):欲求W，Q或ΔE，要會用狀態(tài)方程求出P、V、T過程方程等容等壓等溫絕熱總結(jié):欲求W，Q或ΔE，要會用狀態(tài)方程求出P60例:設有5mol的氫氣,最初的壓強為溫度為,求在下列過程中,把氫氣壓縮為原體積的1/10需作的功:1）等溫過程.2）絕熱過程.3）經(jīng)這兩過程后,氣體的壓強各為多少？解1）等溫過程2）絕熱過程

12常量由得：3）等溫過程絕熱過程例:設有5mol的氫氣,最初的壓強為61可用P-V圖上一條有方向的閉合曲線表示。13－5循環(huán)過程卡諾循環(huán)一、循環(huán)過程1、定義：2、循環(huán)過程的分類OpV逆３、內(nèi)能的變化、功、熱量：內(nèi)能變化：吸收的熱量：正可用P-V圖上一條有方向的閉合曲線表示。13－5循環(huán)過程62經(jīng)歷一個循環(huán)后對外作的凈功氣體對外所作的凈功為：等于閉合曲線所包圍的面積正循環(huán)取正號,逆循環(huán)取負號。經(jīng)歷一個循環(huán)后對外作的凈功氣體對外所作的凈功為：等于閉合曲線63求Ｗ或Ｑ的方法：②求得Qi，然后代數(shù)和即為Ｑ或Ｗ法二：循環(huán)過程分為幾個小過程，對每一個小過程用第一定律③求得Qi，將所有正的相加為Q1，表示循環(huán)過程吸熱;所有負的相加取絕對值（或負號）為Q2，表示循環(huán)過程放熱。則有法一：Ｐ--Ｖ圖上閉合曲線包圍的面積帶上正負號。AB①求得Ｗi，然后代數(shù)和即為Ｗ或Ｑ;求Ｗ或Ｑ的方法：②求得Qi，然后代數(shù)和即為Ｑ或Ｗ法二：循64熱機（正循環(huán)）AB2、熱機效率：表示熱機的效能。熱機熱機示意圖二、熱機和制冷機1、熱機：如蒸汽機、內(nèi)燃機低溫熱源高溫熱源熱機（正循環(huán)）AB2、熱機效率：表示熱機的效能。熱機熱機示意65求熱機效率：法一：用第一定律求得Qi,所有正的相加為Q1，所有負的相加取絕對值為Q2，例1、1mol氦氣經(jīng)過如圖所示的循環(huán)過程，其中P2=2P1，V4=2V1，求：(1)1—2、2—3、3—4、4—1各過程中氣體吸收的熱量;(2)熱機的效率1423求熱機效率：法一：用第一定律求得Qi,所有正的相加為Q1661423解:（1）由理想氣體狀態(tài)方程得（2）或：（）1423解:（1）由理想氣體狀態(tài)方程得（2）或：（67練習：0.32kg的氧氣作如圖所示的ABCDA循環(huán),設求循環(huán)效率K2002=TK3001=T解：M()21mV,-=TTCMmDADAD=EQ()ln121ABVVRTMmQ=()ln212VVRTMmCD=QBCBCD=EQ()21mV,-=TTCMm=1000CV,m>0=-1000CV,m<0=2000Rln1/2<0=3000Rln2>0%15=練習：0.32kg的氧氣作如圖所示的ABCDA循環(huán),設求循68ABCDPV0V1V4V2V3T1T2p1p4p2p3QABQCDAB：等溫T1膨脹例、求卡諾熱機效率?？ㄖZ循環(huán)：四個過程如下圖BC：絕熱膨脹CD：等溫T2壓縮DA：絕熱壓縮ABCDPV0V1V4V2V3T1T2p1p4p2p3QAB69效率：BC過程DA過程兩式比較結(jié)論：卡諾熱機的效率由高溫熱源和低溫熱源的溫度決定，高溫熱源溫度越高，低溫熱源溫度越低，則循環(huán)效率越高；ABCDPV0V1V4V2V3T1T2p1p4p2p3Q1Q2效率：BC過程DA過程兩式比較結(jié)論：卡諾熱機的效率由高溫熱源70例：一卡諾熱機的低溫熱源溫度為7℃，效率為40％，若要將其效率提高到50％，問高溫熱源的溫度需提高多少？則有：T2=273.15+7=280.15K121TT￠￠-=￠￠h12,1TT￠-=￠h解：設高溫熱源的溫度分別為:、1T￠1T￠￠K3.931111211=￠--￠￠-=￠-￠￠=DTTTThh例：一卡諾熱機的低溫熱源溫度為7℃，效率為40％，若要將其效71AB4.致冷系數(shù)：致冷機致冷機示意圖３.致冷機它是利用外界做功使熱量由低溫處流入高溫處，從而獲得低溫的機器。低溫熱源高溫熱源表示致冷機的效能。AB4.致冷系數(shù)：致冷機致冷機示意圖３.致冷機它是利用外界72卡諾制冷機：逆循環(huán)致冷系數(shù)T2ABCDPV0V1V4V2V3T1p1p4p2p3Q1Q2致冷機低溫熱源高溫熱源卡諾制冷機：逆循環(huán)致冷系數(shù)T2ABCDPV0V1V4V2V373二、摩爾熱容一、理想氣體的物態(tài)方程總結(jié)三、理想氣體的內(nèi)能過程方程二、摩爾熱容一、理想氣體的物態(tài)方程總結(jié)三、理想氣體的內(nèi)能74四、熱力學第一定律理想氣體準靜態(tài)過程等容等壓等溫絕熱欲求W，Q或ΔE，要會用狀態(tài)方程求出P、V、T過程方程四、熱力學第一定律理想氣體準靜態(tài)過程等容等壓等溫絕熱欲求W，751、熱機效率（或循環(huán)效率）五、熱機和制冷機2.致冷機