大学物理下课件——热学3 热力学定律

1、 什么叫模型？模型就是奥地利的火车时刻表。奥地利的火车经常晚点，乘客问列车员：“你们干吗还要时刻表？！”列车员回答：“有了时刻表才知道火车的晚点呀！” 韦斯科夫韦斯科夫?同学们好！同学们好！习习题题讨讨论论课课习题课习题课热力学第一定律及其应用热力学第一定律及其应用热力学第一定律热力学第一定律包括机械运动和热运动在内的能量转换及守恒定律包括机械运动和热运动在内的能量转换及守恒定律对任何热力学系统对任何热力学系统AEQ 理想气体准静态过程理想气体准静态过程 21dVVVVpTCMQ 要求：要求：应用于理想气体等体、等压、等温过程，绝热过程，应用于理想气体等体、等压、等温过程，绝热过程，和各种循环

2、过程。和各种循环过程。主要关系主要关系状态方程状态方程nkTpRTMpV ; 摩尔热容摩尔热容RiRCCRiCVpV222 iiCCVp2 泊松比：泊松比：单原子分子气体：单原子分子气体： i = 3刚性双原子分子气体：刚性双原子分子气体： i = 5刚性多原子分子气体：刚性多原子分子气体：i = 6绝热过程：绝热过程： 2121111221112211TpTp,VTVT,VpVp过程方程：过程方程：2211VpVp 等等温温过过程程：22121211TTVVTTpp 等等压压过过程程：等等体体过过程程：卡诺循环卡诺循环212121TTTwTT 循环过程循环过程2122121QQQAQw,QQ

3、QA 吸吸净净 0 E净净净净AQ 练习练习1.1.讨论图中：讨论图中：过过程程DABA摩尔热容的正负摩尔热容的正负A A思路思路00000 CQCQTTTATCMQ DACABA0 EE 相同，且相同，且EAEAQ:CA 1110绝热绝热0122 EAEAQBA00022 CT,QTCMQACAC曲线下面积曲线下面积1S12SS ABAB曲线下面积曲线下面积A0133 EAEAQ:DA13SS ADAD曲线下面积曲线下面积00033 CT,QTCMQAEEEAAAADACAB +)ADACABQQQ 即：即： CC 0 0T解：解：由题意知由题意知41 2725)(m01120atm1K27

4、3mol5031.,RC,RC.VpT.MpV 双双原原子子分分子子：标标准准状状态态：摩摩尔尔数数：通过下列过程把标准状态下的通过下列过程把标准状态下的 0.0140.014千克氮气压缩为千克氮气压缩为原体积的一半：原体积的一半：（1 1）等温等温；（；（2 2）等压等压；（；（3 3）绝热绝热。 分别求出这些过程中气体分别求出这些过程中气体内能的改变量；传递的热量内能的改变量；传递的热量和和气体对外界所作的功气体对外界所作的功。练习练习2 2（1 1）等温过程）等温过程J78621ln27331. 85 . 012ln01 VVRTMAQE （2 2）等压过程）等压过程 J567)2102

5、 .11(10013. 13512 VVpA 21212TTTCMETTCMQVp先先求求 根据等压方程：根据等压方程：125 . 02211TTTVTV J1418)2273(31.8255 .0J1985)2273(31.8275 .01212 TTCETTCQVp 验算：验算：A A567J567JJ1985J1418 QEAEQ 根据绝热方程根据绝热方程212111TVTV 得：得： K36027324011221 .VVTT J90412 TTCAEV （3 3）绝热过程）绝热过程 ATTCEQV 120 先求先求T T2 2？练习练习3.3.解：解：1)1)CCAAVpVp 0 E

6、,TTCA2)ABBCABQQQQ )(22)(ABABpTTRiMTTCM )(25)(25ABAAABBVVpVpVp 已知：单原子分子理想气体已知：单原子分子理想气体0 BCBAQppQEA、求求： ? BV)(.).()VV(pQABAJ104812483104252565 3)(.EQAJ104816 35 CCBBVpVp)(.VB33535m48348 3.48RC,TpA25K300 体体已知：一定量的理想气已知：一定量的理想气进行如图循环过程进行如图循环过程求：求：的的状状态态循循环环中中）（？）（？净净AEEQ)( 321 练习练习4.4.解：解：01 E 循循环环过过程程

7、）（latm4122040 )(SAQABCD净净净净(J)10621(J)31018204 .吸吸净净）（QA 2哪些过程吸热？哪些过程吸热？K900K300 AABBATVVTTK150K450 CCDDBBCCTVVTTPPT为为吸吸热热过过程程AD,BADAABQQQ 吸吸DAABQQQ 吸吸(J)10329150360052300310144023254 .)(.)TT(RRTVp)TT(RRTVp)TT(CM)TT(CMDAAAAABAAADAVABp %.417103291062144 （3） 与与A内能相同的点必与内能相同的点必与A在同一条等温线上，在同一条等温线上，ADACT

8、TTT K150K450K300atm20 FFTp由由 FFAAVpVp)(VFl820440 与与A有相同内能的状态为有相同内能的状态为),(FK300l8atm20过过 A 等温线必然与等温线必然与 CD 相交，相交，设交点为设交点为 FF练习练习5.5.已知已知: :环环双双原原子子分分子子气气体体如如图图循循mol1,21为为直直线线 131282VVTT 求求: : 1.1.Q,E,A 各各过过程程2.2. .13,32为等温线为等温线为绝热线为绝热线 解：解：1-21-2：11112125)2(25)(RTTTRTTCMEV 1121122121)(21)(21RTTTRVpVp

9、A 113RTEAQ 2-32-3：02 Q绝热膨胀绝热膨胀11123225)2(25)(RTTTRTTCEV 12225RTEA %7 .30308. 21|113 QQ 11311308.281lnlnRTRTVVRTA 13308. 2RTAQ 03 E等温压缩等温压缩3-13-1：练习练习6.6. P673 20-20 设一暖气装置由一台卡诺热机和一台卡诺致冷机设一暖气装置由一台卡诺热机和一台卡诺致冷机组合而成。热机靠燃料燃烧释放的热量工作并向暖组合而成。热机靠燃料燃烧释放的热量工作并向暖气系统中的水放热，同时带动致冷机。致冷机自河气系统中的水放热，同时带动致冷机。致冷机自河水中吸热，

10、也向暖气系统放热。假定热机锅炉的温水中吸热，也向暖气系统放热。假定热机锅炉的温度为度为 河水的温度为河水的温度为 ，暖气系，暖气系统的温度为统的温度为 ，设煤的燃烧值，设煤的燃烧值 求每燃烧求每燃烧1kg1kg煤，暖气系统中的水获得热量是多少？煤，暖气系统中的水获得热量是多少？是煤发出热量的几倍？是煤发出热量的几倍？C2101 tC603 tC152 tkg/J1034. 37 1) 1) 画出问题的能流图画出问题的能流图视为视为 卡诺机计算卡诺机计算17321kgJ103.34K333K288K483 煤煤QTTT?QQQQQ 煤煤煤煤求求：122)视为视为 卡诺热机计算卡诺热机计算4833331113 TT %1 .31每燃烧每燃烧1kg煤煤J103437 .Q煤煤(J)100411034313177 .%.QA煤煤 (J)10302