物理第八章热力学课件

1、三热量（过程量通过传热方式传递能量的量度，系统和外界存在温差而发生三热量（过程量通过传热方式传递能量的量度，系统和外界存在温差而发生的能量传递功与热量的异1）2）4.181，1J0.243）物理本质（能量转换）.功热分子热运动能分子热运动能分子热运动能宏观运动能T1 8-一内 能 （状态量理想气8-一内 能 （状态量理想气体内能,表征系统状态的单值函理想气体的内能仅是温度的函数 系统内能的增量只与系统起始和终了状关，与系统所经历的过程无关Ei 2E i 2二热力学第一定QEW二热力学第一定QEW另一部分使系统对外界做.QE2dQdEdW dE 微小过准静态过QE2 E1Wp1*V2 QEW物理

2、意1）.是不可能制成的 第一类2）QEW物理意1）.是不可能制成的 第一类2）.QW+系统吸内能增系统对外界做系统放内能减外界对系统做第一定律的符号规8-理想气体的等体过程和等压摩尔热pV 8-理想气体的等体过程和等压摩尔热pV （理想气体的共性dQdEQE2i（3）ERT（理想气体的状态函数2各等值过程的特性 解决过程中量转计算各等值过程的热量、功和内能的理等等等绝WQ等等等绝WQ一体热V dW 特dV一体热V dW 特dVE i 2i dE 2热力学第一定Ep(p2,V,T2(p1,V,1)iE 热力学第一定2摩尔定体热容理想气体iE 热力学第一定2摩尔定体热容理想气体在等体过程中收的热量

3、 dQV，使温度升其摩尔定体热容 CVdQV CVi ECQVVV2二等压过摩尔定压热p 常W p(V2二等压过摩尔定压热p 常W p(V2功R(T2 T1) iE 12Qp EW i RR热一pp (p,V1,T1)(p,V2,T2W理想气体在等压过程中摩尔定压热容收的热量，温度理想气体在等压过程中摩尔定压热容收的热量，温度升高dT，其摩尔定压热容CpCpdTCp 理想气理想i i RRCp Rp2 i 定体摩尔热V2i2 i 定体摩尔热V2i2定压摩尔热Cp2摩尔定压热容和摩尔定体热容的摩尔热容比（比热容比 Cp i212iiCp CV 8-一等温过T常特过程方pV EQT8-一等温过T常

4、特过程方pV EQT Ep QVTV1热力学第一定p1 (p1,V1,T(p2,V2,T pRTdVpV2RTln 二绝热过与外界无热量交换的过Q特QETW 2二绝热过与外界无热量交换的过Q特QETW 2VaV11CV(T2 Ei 2热一1(p ,V ,T (p2,V2,T2V2 由热力学第一定律Wa Wa CV(T1T2i RT 由热力学第一定律Wa Wa CV(T1T2i RT RT 122若已p1,V1p2,V2(p1V1 p2V2pV W 从aVRRW (pV pV aC pV p1V1 1(1,1,1)(p2,V2,T2V2 绝热过程方程的推dW dQ0,pdVCV绝热过程方程的推d

5、W dQ0,pdVCVpV VVdV 分离变量VRT1 1 VV1T 常量 pV 常量 p 1T常量1(Q(p2,V2,T2V2 绝热过程曲线的斜三绝和等温pVpV1dVVdp绝热过程曲线的斜三绝和等温pVpV1dVVdp(dpaVA等温过程曲线的斜pdVVdp (dpTVA于等温线的斜率绝对值TQCp aB的氢气，最初的压强为1.013105 5 例温度20，求在下列过程中，把氢气压缩为原体1/10 需作的功1）等温过程，2的氢气，最初的压强为1.013105 5 例温度20，求在下列过程中，把氢气压缩为原体1/10 需作的功1）等温过程，2）.3）这两过程后，气体的压强各为多解1） RTl

6、nV2 2.801041212）(iiT2 T1(V1)12 Tp T12o V VV V TQT2CV(T2 12 20.44Jmol1 KT2CV(T2 12 20.44Jmol1 K1 4.701043） p (V1 )1.01310621V 2 p 2.551061)对绝热过程12V22 Tp T12o V VV V TQ例氮气液化把氮气放在一个绝热的开始时,氮气的压强为50个标准大气压、温例氮气液化把氮气放在一个绝热的开始时,氮气的压强为50个标准大气压、温度为经急速膨胀后,其压强降1个标准大气压,从而使气液.试问此时氮的温度为多?解 氮气可视为理想气体p1 501.013105其液

7、化过程为绝热过程T11.013105 i2 iipT (2)21V1T 常量 pV 常量 p 1T常量8-循环过卡诺循热机发展简1698年萨维利和1705年纽可8-循环过卡诺循热机发展简1698年萨维利和1705年纽可门先后发明了蒸汽机当时蒸汽机的效率极,1765年瓦特进行改进人们一直在为提高热机的效率而大大提高了效率 力从理论上研究热机效率问题一方面指明了另一方面也推动了热学理论的发展 效率的方向各种热机的效液机火柴油蒸汽：持续地将热量：持续地将热量转变为功的机器 热工作物质（工质）：热机中被利用来吸收热并对外做功的物质 冰箱循环示冰箱循环示意一循环过系统经过一系列变化状态过程后，又回到原状

8、态的过程一循环过系统经过一系列变化状态过程后，又回到原状态的过程叫热力学循环过.E特Q热力学第一定净功 W Q1总吸总放（取绝对值cWB二热机效率和致冷机的致冷热热机（正循环）W 二热机效率和致冷机的致冷热热机（正循环）W 热机效1Q Q2 低温热W高温热WV Bp高温热Ac致冷WdBoVV低温热B致冷机（逆循环）W致冷机致冷系p高温热Ac致冷WdBoVV低温热B致冷机（逆循环）W致冷机致冷系QeQe Q2W1氦气经的循环过程2p1, 1氦气经的循环过程2p1, .各过程中气体吸收的热量和热机的效解由理想气体物态方程T2 T3 T4 CV(T2 T1)Q23Cp(3 T2)1Q23 C1Q34

9、Q41Q23 C1Q34Q41Cp(T1T4)Q1 CCp CV W(p2p1)(V4V1)p1V1WQ 1121(3V21三卡诺循年法国的年青工程师卡诺提出一个工作在给出了热机效率卡诺循环热源之间的理想三卡诺循年法国的年青工程师卡诺提出一个工作在给出了热机效率卡诺循环热源之间的理想理论极限值两个准静态等温两个准静态绝热组卡诺卡诺热低温热WT12Vo WD2理想气体卡诺循环热机效率的ABCD等理想气体卡诺循环热机效率的ABCD等温膨绝热压VRT Q 21ab1V1AB等温膨胀吸卡诺循T1 Vo abWD2Q 11V1RT Q22V4V1TVV213231Q 11V1RT Q22V4V1TVV2

10、13231Q2 1T1 V1TV1214DABC CDT1 Vo abWD2 卡诺热机效ln1Q2 1T1 卡诺热机效ln1Q2 1T1 卡诺热机效率与工作物质无关，只与两个热源的温度有关，两热源的温差越大，则卡诺循环的效率越高 .1T1 abVo WD2卡诺致冷机（卡诺逆循环卡诺致冷卡诺致冷机（卡诺逆循环卡诺致冷e卡诺致冷机致冷低温热WT WDCo图中两卡诺循121图中两卡诺循1212122W 28-热力学第二定律的表卡诺定第二定律的提12功热转换的条件第一定律无法说明热8-热力学第二定律的表卡诺定第二定律的提12功热转换的条件第一定律无法说明热传导的方向性、气膨胀的不逆性问题第一定律无法说

11、明一热力学第二定律的两种1开尔文说法：不可能制造出这样一种环工作的热机，它只使单一热源冷却来做功，何变.E卡诺热低温热WT E卡诺热低温热WT 2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Wp1(p1,V1,T1(p2,V2,TW2克劳修斯说法：不可能把热量从低温物体.动传到2克劳修斯说法：不可能把热量从低温物体.动传到高温物体而不引起外界的变卡诺致冷Q虽然卡诺致冷机能把热量从低温物体移至物体，但需外界作功且使环境发生变.低温热源W高温热源 T1 WDo1热力学第二定律是大量实验1热力学第二定律是大量实验和经验的结2热力学第二定律开尔文说法与克劳修斯法具有等效3热力学第二定

12、律可有多种说法，每一种法都反映了自然界过程进行的方向.二可逆过程与不可逆过可逆过在系统二可逆过程与不可逆过可逆过在系统状态变化过程中,如果逆程能重复正过程的每一状态而不引起其他变化这样的过程叫做可逆过.准静态无摩擦过程为可逆过不可逆过程：在不引起其他变化的条件下能使逆过程重复正过程的每一状态，或者虽能重复但必然会引起其他变化，这样的过程叫做不可逆过程可逆过程的条准静态过程（无限缓慢的过程），且力、粘滞力不可逆过程：在不引起其他变化的条件下能使逆过程重复正过程的每一状态，或者虽能重复但必然会引起其他变化，这样的过程叫做不可逆过程可逆过程的条准静态过程（无限缓慢的过程），且力、粘滞力或其他耗散力作功量耗散的不可逆过程 .热力学第二定律的自然界一切与热现象有关的