第十熱力學基礎演示文稿

第十熱力學基礎演示文稿目前一頁\總數四十二頁\編于十點優(yōu)選第十熱力學基礎目前二頁\總數四十二頁\編于十點(3)符號規(guī)律：符號＋－AQ系統對外做功外界對系統做功系統吸熱系統向外放熱系統內能增加系統內能減少二、需理解的問題1、概念：準靜態(tài)過程、體積功、熱量、熱力學第一定律目前三頁\總數四十二頁\編于十點2、內能和熱量這兩概念有何不同？以下說法是否正確？（1）物體的溫度越高，則熱能越多（2）物體的溫度越高，則內能越大答：物體的分子的無軌則熱運動能量的總和在宏觀上是物體的內能；內能是狀態(tài)量。傳熱過程中所傳遞的能量的多少稱熱量；熱量是過程量。（1）不對。目前四頁\總數四十二頁\編于十點§10-1準靜態(tài)過程熱量功一、準靜態(tài)過程定義：熱力學系統在狀態(tài)發(fā)生變化的過程中，每一時刻系統的狀態(tài)都無限地接近平衡態(tài)，此過程稱準靜態(tài)過程（或稱平衡過程）。馳豫時間：一個系統如果最初處于非平衡態(tài)，經過一段時間過渡到了一平衡態(tài)，該過渡時間稱馳豫時間。熱力學基礎（BasicThermodynamics）第十章熱力學第一定律目前五頁\總數四十二頁\編于十點PV0ABCabc二、熱量傳熱：通過分子間的相互作用傳遞分子的無規(guī)則運動能量而改變物體內能的過程。條件：系統與外界的溫度不同。熱量（Q）：傳熱過程中所傳遞的能量。單位：J1cal=4.1855J目前六頁\總數四十二頁\編于十點PV0ABCabc三、功（體積功）元功：目前七頁\總數四十二頁\編于十點§10-2熱力學第一定律QA無限小過程：有限過程：其中：目前八頁\總數四十二頁\編于十點§10-3氣體的摩爾熱容量摩爾熱容量：1mol物質，當溫度升高1K時所吸取的熱量c是同一物質的比熱一、氣體的定容摩爾熱容量與溫度無關目前九頁\總數四十二頁\編于十點二、氣體的定壓摩爾熱容量與溫度無關目前十頁\總數四十二頁\編于十點可見邁耶公式比熱比：目前十一頁\總數四十二頁\編于十點剛性單原子剛性雙原子剛性多原子總結：無論等容過程、等壓過程：目前十二頁\總數四十二頁\編于十點§10-4熱力學第一定律對理想氣體等值過程的應用一、等溫過程恒溫體A1、等溫過程的實現：則內能不變目前十三頁\總數四十二頁\編于十點代入上式2、等溫過程的熱量：目前十四頁\總數四十二頁\編于十點3、理想氣體等溫過程作功圖示：VPP1V1V2P2TAIII等溫線是等軸雙曲線的一支曲線下的面積表示理想氣體從初始狀態(tài)I等溫膨脹到末態(tài)II所作的功：目前十五頁\總數四十二頁\編于十點二、等容過程1、等容過程的實現：目前十六頁\總數四十二頁\編于十點VPIIIP1P2V3、等容過程的P-V圖：2、求對等容過程：目前十七頁\總數四十二頁\編于十點三、等壓過程1、等壓過程的實現：A目前十八頁\總數四十二頁\編于十點2、求內能的改變量：對外作功：目前十九頁\總數四十二頁\編于十點3、等壓過程的P-V圖：VPV1V2PIIIA目前二十頁\總數四十二頁\編于十點§10-5絕熱過程一、絕熱過程1、定義：當系統的狀態(tài)發(fā)生變化時，系統和外界不發(fā)生熱傳遞的過程。2、特征：目前二十一頁\總數四十二頁\編于十點二、求絕熱過程中的功A由熱力學第一定律可知：A絕熱壁對于有限變化：目前二十二頁\總數四十二頁\編于十點三、絕熱方程（1）（2）（3）其中：均為常數由（2）式可得：所以：I絕熱膨脹：II絕熱壓縮：目前二十三頁\總數四十二頁\編于十點四、絕熱過程的P-V圖1、P-V圖：VPIIIA0將絕熱方程代入可得：目前二十四頁\總數四十二頁\編于十點2、絕熱過程與等溫過程的比較：（1）絕熱過程方程：等溫過程方程：（2）P-V圖的比較：氣體壓縮或膨脹時氣體壓強變化不同VPABCA點相交比較在A點斜率：可見絕熱線比等溫線陡目前二十五頁\總數四十二頁\編于十點例10-1：設有某種單原子理想氣體，經歷如圖所示的一系列狀態(tài)變化過程，其中ab為等壓過程，bc為等容過程，cd為等溫過程，已知求各分過程的各為多少？210124abcdV(L)目前二十六頁\總數四十二頁\編于十點解：ab等壓過程：bc等容過程：目前二十七頁\總數四十二頁\編于十點cd等溫過程:目前二十八頁\總數四十二頁\編于十點例10－2：氣缸中有一定質量的氦氣（視為理想氣體），若使其絕熱碰脹后氣體的壓強減少一半，求變化前后：（1）氣體分子平均速率之比？（2）氣體內能之比？解：根據絕熱方程：(1）平均速率：氦是單原子分子，目前二十九頁\總數四十二頁\編于十點(2)氣體內能：目前三十頁\總數四十二頁\編于十點例10－3：有3mol溫度為的理想氣體，先使其體積等溫膨脹到原來的5倍，然后等容加熱，末態(tài)時它的壓強剛好等于初始壓強，整個過程傳給氣體的熱量為。試畫出此過程的P-V圖，并求這種氣體的比熱容比的值。0Vp解：設初態(tài)參量為末態(tài)參量為由得目前三十一頁\總數四十二頁\編于十點等溫過程：等容過程：目前三十二頁\總數四十二頁\編于十點即目前三十三頁\總數四十二頁\編于十點§10-6循環(huán)過程卡諾循環(huán)一、循環(huán)過程循環(huán)過程：物質系統經歷一系列變化過程又回到初始狀態(tài)的過程。基本特征：內能沒有變化。AOBCDO：鍋爐，B：氣缸C：冷凝器，D：水泵構造：目前三十四頁\總數四十二頁\編于十點PV0A如系統經歷的循環(huán)過程的各個階段都是準靜態(tài)過程循環(huán)過程對外作凈功：即：循環(huán)過程曲線所包圍面積正循環(huán)（熱循環(huán)）：循環(huán)過程沿順時針方向進行，系統對外作功。逆循環(huán)（致冷循環(huán)）：循環(huán)過程沿逆時針方向進行，外界對系統作凈功。循環(huán)的效率：在一次循環(huán)過程中工作物質對外作的凈功占它從高溫熱庫吸收的熱量的比率。熱機效率：由熱力學第一定律知：則目前三十五頁\總數四十二頁\編于十點二、卡諾循環(huán)VPA（P1V1T1）B（P2V2T1）C（P3V3T2）D（P4V4T2）Q1Q2卡諾循環(huán)就是在兩個恒溫熱源（一個高溫熱源，一個低溫熱源）間工作的循環(huán)。由兩個等溫過程和兩個絕熱過程組成。AB等溫膨脹過程吸熱：目前三十六頁\總數四十二頁\編于十點CD等溫壓縮過程放熱：目前三十七頁\總數四十二頁\編于十點由絕熱方程：聯立得：所以卡諾循環(huán)效率：代入：目前三十八頁\總數四十二頁\編于十點三、卡諾致冷循環(huán)VPA（P1V1T1）B（P2V2T1）D（P4V4T2）Q2

Q1C（P3V3T2）卡諾循環(huán)作逆循環(huán)，外界對系統作功.由熱力學第一定律知，此循環(huán)，內能不變，有：所以，致冷系數：目前三十九頁\總數四十二頁\編于十點例10－4：圖為某理想氣體系統的一個循環(huán)過程，其中CA為絕熱過程。設點A狀態(tài)量(),B點狀態(tài)量（）及系統絕熱指數均為已知。（1）在P-V圖上這循環(huán)如何表示？（2）試求點C狀態(tài)的溫度