大学物理25热力学ppt.ppt

2020 2 7 1 大学物理电子教案 辽宁工程技术大学物理教研室 2020 2 7 2 第七章热力学基础 热力学的任务 从能量转换与守恒的观点出发 分析研究物体在状态变化过程中热功转换的关系和条件 5 1热力学第一定律及应用 在热力学中 我们研究的物体 任意形态 一 热功等效性 1 改变系统状态的两种方式 2 热功当量 作功 传递热量 搅拌 热力学系统 2020 2 7 3 电量热法 机械量热法 2020 2 7 4 是物体的有规则运动与系统内分子无规则运动之间的转换 从而改变系统的内能 2 传递热量是通过分子间相互作用来完成的 3 作功与传递热量的本质区别 1 作功是通过物体作宏观位移来完成的 是系统外物体分子的无规则运动与系统内分子无规则运动之间的转换 从而改变系统的内能 二 热力学第一定律 一般表达式 微分表达式 E是状态参量的函数 与过程无关 Q A不是状态参量的函数 与过程有关 其微小增量 全微分 不是全微分 2020 2 7 5 说明 2 正负规定 系统放热 系统吸热 内能增加 内能减少 系统对外作功 外界对系统作功 1 单位统一 热力学第一定律的确定 说明第一类永动机是不可能制成的 3 热功转换不是直接的 4 第一类永动机 既不需要消耗系统内能 也不需要外界供给能量 却能不断地对外作功的机器 5 适用范围 2020 2 7 6 在系统状态变化过程中所经历的各个状态都由热平衡态构成的过程 如果有一个状态为非平衡态 则此过程为非准静态过程 如果系统进行的速度过快 系统状态发生变化后 还未来得及恢复新的平衡态 系统又发生了变化 则该过程为非准静态过程 如果过程进行的时间 可视为准静态过程 如果过程进行的时间 则为非准静态过程 系统来得及恢复平衡态 系统来不及恢复平衡态 驰豫时间 系统从非平衡态过渡到平衡态所用的时间 2020 2 7 7 三 的计算 1 功 A 气体所作的功等于曲线下的面积 功是过程量 2 E的计算 3 Q的计算 内能是状态量 热量是过程量 2020 2 7 8 四 热力学第一定律在等值过程中的应用 4 定性讨论 1 等容过程 1 过程特征 2 过程方程 3 特征图 等容加热 等容冷却 5 系统对外作功 6 系统内能增量 7 系统的热量 V 恒量 2020 2 7 9 8 定容摩尔热容 定容摩尔热容是指1mol气体 在体积不变的情况下 温度升高1K时所吸收的热量 用CV表示 物体热容 Mkg的物体温度升高1K时所吸收的热量 摩尔热容 取1mol物质 1mol Mkg 2020 2 7 10 4 定性讨论 2 等温过程 1 过程特征 2 过程方程 3 特征图 等温膨胀 等温压缩 6 系统对外作功 5 系统内能增量 7 系统的热量 T 恒量 2020 2 7 11 4 定性讨论 3 等压过程 1 过程特征 2 过程方程 3 特征图 6 系统对外作功 5 系统内能增量 7 系统的热量 P 恒量 等压膨胀 等压压缩 2020 2 7 12 8 定压摩尔热容 1mol气体 在压强不变的情况下 温度升高1K时所吸收的热量 用CP表示 1mol 热容比 1mol理想气体 温度升高1K 等压过程比等容过程多吸收8 31J的热量 因为在等容过程中 气体吸收的热量全部用来增加内能 而在等压过程中 气体吸收的热量除了用来增加同样多的内能外 还要用来对外作功 微分 2020 2 7 13 4 定性讨论 4 绝热过程 1 过程特征 2 过程方程 3 特征图 7 系统对外作功 6 系统内能增量 5 系统的热量 绝热膨胀 绝热压缩 返14 2020 2 7 14 8 过程方程的推导 2 由 1 得 3 1 两边乘CV 3 代入 2 两边同除以CVPV 两边积分 微分 2020 2 7 15 等温膨胀 绝热膨胀 9 绝热线比等温线陡 返12 2020 2 7 16 等压过程 解 1 2020 2 7 17 等容过程 等温过程 2020 2 7 18 例2 一系统如图所示 由a态沿abc到达c态时 吸收了350J的热量 同时对外作了126J的功 1 如图沿adc进行 则系统作功42 问这时系统吸收了多少热量 2 当系统由c态沿曲线ca返回a态时 外界对系统作功84J 问系统吸热还是放热 热量传递了多少