物理B热力学基础市公开课获奖课件

1、第六章 热力学基础第1页第1页本章重点和难点重点：热力学第一定律在等体、等压、等温和绝热过程中详细讨论。循环效率计算和卡诺循环。难点：绝热过程方程推导、等温线和绝热线关系相关讨论。第2页第2页6.1 准静态过程 功 热量热力学第一定律第3页第3页一 准静态过程（抱负化过程） 准静态过程：从一个平衡态到另一平衡态所通过每一中间状态均可近似当作平衡态过程 .气体活塞砂子12第4页第4页二 功（过程量）宏观运动能量热运动能量第5页第5页+系统吸热系统放热内能增长内能减少系统对外界做功外界对系统做功第一定律符号要求 1）包括热现象在内能量转换和守恒定律 . 第一类永动机是不也许制成 . 2）试验经验总

2、结，自然界普遍规律 .物理意义第6页第6页6.2 抱负气体等体、等压等温和绝热过程第7页第7页计算各等值过程热量、功和内能理论基础（1）（抱负气体共性）（2）处理过程中能量转换问题（3）（抱负气体状态函数） （4） 各等值过程特性 .（1）（抱负气体共性）（1）第8页第8页 抱负气体内能改变 定体摩尔热容 定压摩尔热容 摩尔热容比 抱负气体摩尔热容理论计算第9页第9页等体 等压 等温 绝热过程过程特点过程方程热一律内能改变摩尔热容第10页第10页VPAB*o答：（ B ） 例 一定量抱负气体，由平衡态 A B ，则无论通过什么过程，系统必定： A）对外作正功； B）内能增长； C）从外界吸热；

3、 D） 向外界放热。功和热量都是过程量, 始末状态确定后，不同过程，功和热量是不同; 而内能是状态量只决定于始末状态, 与过程无关 .第11页第11页 例 一定量抱负气体从体积 膨胀到体积 分别通过下列过程，其中吸热最多过程是什么过程？（A-B等压过程；A-C 等温过程；A-D 绝热过程）解ABCD第12页第12页例3(习题10） 如图所表示，一定量单原子分子抱负气体，从A状态出发，通过等压过程膨胀到B态，又经绝热过程膨胀到C态。试求全过程中气体对外所做功，内能增量以及吸取热量。第13页第13页6.3 循环过程 卡诺循环第14页第14页热机 ：连续地将热量转变为功机器 .工作物质（工质）：热机

4、中被利用来吸取热量并对外做功物质 .第15页第15页冰箱循环示意图第16页第16页热力学第一定律净功特性一 循环过程AB总吸热总放热（取绝对值）第17页第17页热机二 热机效率和致冷机致冷系数热机效率高温热源低温热源热机（正循环）AB第18页第18页致冷机致冷系数致冷机（逆循环）致冷机高温热源低温热源AB第19页第19页PVACBD等温绝热过程内能增量E/J作功W/J吸热Q/JAB050BC-50CD-50-150DAABCD 循环效率 例 一定量抱负气体循环过程如 PV 图所表示，请填写表格中空格.50500-100150015025%第20页第20页1423 例 1 1 mol 氦气通过如

5、图所表示循环过程，其中 , 求12、23、34、41各过程中气体吸取热量和热机效率 .解 由抱负气体物态方程得第21页第21页1423第22页第22页例（习题15）1mol刚性双原子分子抱负气体做如图所表示可逆循环过程，其中12为直线，23为绝热线，31为等温线。已知T2=2T1，V3=8V1，试求：（1）各过程所做功和传递热量；（用T1和已知常量表示）（2）此循环效率。第23页第23页三 卡诺循环 低温热源高温热源卡诺热机WABCD 卡诺循环两个准静态等温过程两个准静态绝热过程构成第24页第24页WABCD 抱负气体卡诺循环热机效率计算 A B 等温膨胀 B C 绝热膨胀 C D 等温压缩

6、D A 绝热压缩卡诺循环A B 等温膨胀吸热第25页第25页A B 等温膨胀吸热C D 等温压缩放热 D A 绝热过程B C 绝热过程 第26页第26页 卡诺热机效率WABCD卡诺热机效率与工作物质无关，只与两个热源温度相关，两热源温差越大，则卡诺循环效率越高 . 第27页第27页WABCD高温热源低温热源卡诺致冷机 卡诺致冷机（卡诺逆循环）卡诺致冷机致冷系数第28页第28页 图中两卡诺循环 吗 ？讨 论第29页第29页6.4 热力学第二定律第30页第30页开尔文说法：不也许制造出这样一个循环工作热机，它只使单一热源冷却来做功，而不放出热量给其它物体，或者说不使外界发生任何改变 . 第二定律提

7、出1.功热转换条件第一定律无法阐明.2.热传导方向性、气体自由膨胀不可逆性问题第一定律无法阐明.热力学第二定律两种表述 第31页第31页等温膨胀过程是从单一热源吸热作功，而不放出热量给其它物体,但它非循环过程.12W W低温热源高温热源卡诺热机WABCD卡诺循环是循环过程，但需两个热源，且使外界发生改变.第32页第32页即使卡诺致冷机能把热量从低温物体移至高温物体，但需外界作功且使环境发生改变 .克劳修斯说法：不也许把热量从低温物体自动传到高温物体而不引起外界改变 .高温热源低温热源卡诺致冷机WABCD第33页第33页注 意1.热力学第二定律是大量试验和经验总结.3. 热力学第二定律可有各种说

8、法，每一个说法都反应了自然界过程进行方向性 .2. 热力学第二定律开尔文说法与克劳修斯说法含有等效性 .第34页第34页准静态无摩掠过程为可逆过程可逆过程:在系统状态改变过程中,假如逆过程能重复正过程每一状态,而不引起其它改变,这样过程叫做可逆过程 . 可逆过程与不可逆过程第35页第35页 非准静态过程为不可逆过程 .不可逆过程：在不引起其它改变条件下，不能使逆过程重复正过程每一状态，或者虽能重复但必定会引起其它改变，这样过程叫做不可逆过程.准静态过程（无限缓慢过程），且无摩擦力、粘滞力或其它耗散力作功，无能量耗散过程 .可逆过程条件第36页第36页非自发传热自发传热高温物体低温物体 热传导

9、热功转换完全功不完全热自然界一切与热现象相关实际宏观过程都是不可逆 .热力学第二定律实质无序有序自发非均匀、非平衡均匀、平衡自发第37页第37页1） 在相同高温热源和低温热源之间工作任意工作物质可逆机都含有相同效率 . 卡诺定理2） 工作在相同高温热源和低温热源之间一切不可逆机效率都不也许不小于可逆机效率 .( 不可逆机 )（可逆机）以卡诺机为例，有第38页第38页本章内容小结第39页第39页1. 准静态过程从一个平衡态到另一平衡态所通过每一中间状态均可近似当作平衡态过程 . 准静态过程在平衡态 p V 图上可用一条曲线来表示2. 准静态过程功计算（功是过程量）3. 热量：热量是高温物体向低温

10、物体传递能量. （热量也是过程量）摩尔热容：1mol抱负气体温度升高1度所吸取热量. （与详细过程相关）第40页第40页抱负气体内能改变与 关系5. 热力学第一定律 系统从外界吸取热量，一部分使系统内能增长，另一部分使系统对外界做功.Q = E2- E1 + W 对于无限小过程 dQ = dE + dW（注意：各物理量符号要求）内能是状态量 E = E(T)4. 抱负气体内能：抱负气体不考虑分子间互相作用，其内能只是分子无规则运动能量（包括分子内原子间振动势能）总和，是温度单值函数.第41页第41页6. 循环:系统通过一系列状态改变后，又回到本来状态过程叫循环. 循环可用 pV 图上一条闭合曲线表示. 热机效率 热机: 顺时针方向进行循环致冷系数 致冷机: 逆时针方向进行循环卡诺热机效率卡诺致冷机致冷系数卡诺循环: 系统只和两个恒温热源进行热互换准静态循环过程.第42页第42页开尔文表述: 不也许制造出这样一个循环工作热机，它只使单一热源冷却来做功，而不放出热量给其它物体，或者说不使外界发生任何改变 .克劳修斯表述 不也许把热量从低温物体自动传到高温物体而不引起外界改变 .7. 热力学第二定律8. 可逆过程与不可逆过程在系统状态改变过程中，假如逆过程能重复正过程每一状