热力学-第四章热力学第二定律课件

第三章热力学第一定律

第三章热力学第一定律

研究对象与外界有功，有热交换:1.热力学系统：热力学研究的对象称为热力学系统（研究气体系统），其它均称为外界。系统的分类：

研究对象与外界无功，有热交换:

研究对象与外界有功，无热交换:

研究对象与外界无功，无热交换:一般系统透热系统绝热系统封闭（孤立）系统一、基本概念研究对象与外界有功，有热交换:1.热力学系统：热2.热力学过程:状态随时间变化的过程（1）按系统与外界的关系分类:

自发过程：无外界帮助，系统的状态改变。

非自发过程：有外界帮助，系统的状态改变。非平衡态到平衡态平衡态到非平衡态（2）按过程中经历的各个状态的性质分类:准静态过程（平衡过程）：初态、每个中间态、终态都可近似地看成是平衡态的过程。

非静态过程（非平衡过程）：只要有一个状态不是平衡 态，整个过程就是非静态过程。过程分类：2.热力学过程:状态随时间变化的过程（1）按系统与外界的（3）按过程的特征分类:

等容过程：dV=0

等压过程：dP=0

等温过程：dT=0

绝热过程：dQ=0，Q=0

循环过程：

dE=0E终态=E初态（3）按过程的特征分类:等容过程：dVPV图上一条线，表示一个平衡过程。PV图上一个点，表示一个平衡状态。3．过程曲线改变内能的方法外界对系统作功（或反之）。外界对系统传热（或反之）。4．功、热量、内能PV非平衡态，非平衡过程不能在PV图上表示！！PV图上一条线，表示一个平衡过程。PV图上一个点，表示一二、功（准静态过程的功）★

特点：（不仅与始末两态有关，而且与经历的中间过程有关）过程量★气体对外界所做的元功★

气体体积从V1变化到V2时，系统对外界做的总功二、功（准静态过程的功）★特点：（不仅与始末两态有关，而

外界对系统作功，A为负。10此过程所作的功反映在P-V图上，就是曲线下的面积。1V2V12系统对外界作功，A为正。20上图：系统对外界作了功，系统的状态

变了，内能也变了。“功”是系统内能变化的量度，PVdV符号法则：注意：

功不仅与初、末态有关，还与过程有关

是过程量。外界对系统作功，A为负。10此过程所作的功反映在P-★

理想气体最重要的四个等值过程的功①等温过程（T＝常数）等温★理想气体最重要的四个等值过程的功①等温过程（T＝②

绝热过程比热容比绝热②绝热过程比热容比绝热③等压过程④等容过程③等压过程④等容过程三、热量★

特点：过程量（有不同的摩尔热容量）系统吸热，Q为正。系统放热，Q为负。★符号法则：（不同的过程有不同的热量）★

摩尔热容量Cm：一摩尔物质温度升高1K时系统从外界吸收的热量。三、热量★特点：过程量（有不同的摩尔热容量）系统吸热，热量:②定压摩尔热容量CP,m：P=常数①定容摩尔热容量CV,m：V=常数热量:②定压摩尔热容量CP,m：P=常数①定容摩尔热四、内能状态量★特点：(只与始末两态有关，与中间过程无关)★气体的内能四、内能状态量★特点：(只与始末两态有关，与中间★气体的内能10

作功和传热对改变系统的内能效果是一样的。（要提高一杯水的温度，可加热，也可搅拌）20

国际单位制中，功、热、内能单位都是焦耳（J）。（1卡=4.18焦耳)30

功和热量都是系统内能变化的量度,但功和热本身绝不是内能。

内能：态函数,系统每个状态都对应着一定内能的数值。

功、热量：只有在状态变化过程中才有意义，状态不

变，无功、热可言。40作功、传热在改变内能效果上一样，但有本质别：

作功：通过物体宏观位移来完成，是系统外物体的有

规则运动与系统内分子无规则运动之间的转换。

传热：通过分子间的相互作用来完成，是系统外、内分子无规则运动之间的转换。注意

：10作功和传热对改变系统的内能效果是一样的。（要提五、热力学第一定律★

微分形式★

积分形式1.数学表式五、热力学第一定律★微分形式★积分形式1.数学表2.热力学第一定律的物理意义（1）外界对系统所传递的热量Q,一部分用于

系统对外作功，一部分使系统内能增加。（2）热一律是包括热现象在内的能量转换和守恒定律。问：经一循环过程不要任何能量供给不断地对外作功，或较少的能量供给，作较多的功行吗？

第一类永动机是不可能制成的！热一律可表述为：2.热力学第一定律的物理意义（1）外界对系统所传递的热量10

热一律的适用范围：任何热力学系统的任何

热力学过程。注意：(平衡过程可计算Q、A)20

对只有压强作功的系统热一律可表为：10热一律的适用范围：任何热力学系统的任何注意：(平3.

热力学第一定律对理想气体等值过程的应用对平衡过程计算:根据：3.热力学第一定律对理想气体等值过程的应用对平衡过程计算:1.等容过程（1）特征：V=恒量，dV=0，参量关系:P/T=恒量（2）热一律表式：对有限变化过程

系统吸收的热量全部用来增加系统本身的内能。意义：动画1.等容过程（1）特征：V=恒量，dV=0，（2）热一律（3）定容摩尔热容：1摩尔气体在等容过程中，温度升高（或降低）1K所吸收（或放出）的热量。单原子分子双原子分子多原子分子（3）定容摩尔热容：1摩尔气体在等容过程中，单原子分子双原子（4）内能增量：等容过程（适用于任何过程）（4）内能增量：等容过程（适用于任何过程）2.等压过程（1）特征：P=恒量，dP=0，参量关系:（2）热一律表式：作功：内能增量：意义：系统吸收的热量，一部分对外作功，一部分增加自身的内能。动画2.等压过程（1）特征：P=恒量，dP=0，（2）热一（3）定压摩尔热容：1摩尔气体在等压过程中，温度升高（或降低）1K所吸收（或放出）的热量。（迈耶公式）（3）定压摩尔热容：1摩尔气体在等压过程中，（迈耶公式）比热容比单原子分子双原子分子等压过程多原子分子比热容比单原子分子双原子分子等压过程多原子分子3.等温过程（1）特征：T=恒量，dT=0，dE＝0

参量关系：PV=恒量（2）热一律表式意义：系统吸收的热量全部用来对外作功。功：动画3.等温过程（1）特征：T=恒量，dT=0，（3）“定温摩尔热容”等温过程（3）“定温摩尔热容”等温过程例1（4346）试证明刚性分子理想气体作等压膨胀时，若从外界吸收的热量为

Q，则其气体分子平均动能的增量为

Q/(NA),式中为比热容比。证明:理想气体分子平均动能的增量例1（4346）试证明刚性分子理想气体证明:理想气对等压过程一摩尔刚性分子理想气体作业：3.13.33.63.7对等压过程一摩尔刚性分子理想气体作业：3.13.33(AdiabaticProcess)4.绝热过程（1）特征参量关系（泊松方程）（2）热一律表式动画绝热(AdiabaticProcess)4.绝热过程（1）特意义：当气体绝热膨胀对外作功时，气体内能减少。功：（2）内能改变：绝热膨胀靠的是内能减少。（温度降低）（1）意义：当气体绝热膨胀对外作功时，气体内能功：（2）内能改变：★推导绝热方程：（用第一定律微分形式）★推导绝热方程：（用第一定律微分形式）热力学-第四章热力学第二定律课件绝热过程方程（泊松方程）（3）“绝热摩尔热容”绝热过程方程（泊松方程）（3）“绝热摩尔热容”等温线斜率绝热线斜率（4）绝热线与等温线的比较等温线斜率绝热线斜率（4）绝热线与等温线的比较结论：绝热线比等温线陡峭同一点斜率之比绝热等温结论：绝热线比等温线陡峭同一点例2（4694）某理想气体在P-V图上等温线与绝热线相交于A点，如图，已知A点的压强P1=2×105Pa，体积V1=0.5×10-3m3，而且A点处等温线斜率与绝热线斜率之比为0.714，现使气体从A点绝热膨胀至

B点，其体积V2=1×10-3m3

。求

（1）B点处的压强（2）在此过程中气体对外作的功例2（4694）某理想气体在P-V图上等温线例2（4694）图解：（1）B点处的压强由绝热过程方程例2（4694）图解：（1）B点处的压强由绝热过程方程（双原子分子）（双原子分子）（2）在此过程中气体对外作的功（2）在此过程中气体对外作的功例3（5078）一个可以自由滑动的绝热活塞（不漏气）把体积为2V0的绝热容器分成

相等的两部分A、B。A、B中各盛有摩尔数为的刚性分子理想气体，（分子的自由度为）温度均为T0。今用一外力作用于活塞杆上，缓慢地将A中气体的体积压缩为原体积的一半。忽略摩擦以及活塞杆的体积。求外力作的功。例3（5078）一个可以自由滑动的绝热活塞

所以，外力作的功应等于A、B容器内气体内能的总增量。例3（5078）解答设：A、B中气体末态的温度分别为T1和T2

，A、B中气体内能的增量分别为∆EA和∆EB

。因为容器是绝热的，

即：即：同理有同理有过程特征参量关系QAE等容等压等温绝热V常量

P常量T常量（P/T）=常量（V/T）=常量PV=常量常量常量常量===g--g-ggTPTVPV11过程特征参量关系Q例4（4693）如图所示，一个四周用绝热材料制成的气缸，中间有一固定的用导热材料制成的导热板C把气缸分成A、B两部分。D是一绝热的活塞。A中盛有1mol氦气，B中盛有1mol氮气（均视为刚性分子的理想气体）。今外界缓慢地移动活塞D，压缩A部分的气体，对气体作功为A，试求在此过程中B部分气体内能的变化。氦气氮气例4（4693）如图所示，一个四周用绝热材解：取（A+B）两部分的气体为研究系统，在外界压缩A部分气体、作功为A的过程中，系统与外界交换的热量氦气氮气解：取（A+B）两部分的气体为研究系统，在外界压缩A部分气体

因此A、B两部分气体的温度始终相同。系统内能的变化为氮气氦气C是导热板，即：因此A、B两部分例5（4313）一定量的理想气体，从P-V图上初态a经历（1）或（2）过程到达末态b，已知a、b两态处于同一条绝热线上（图中虚线是绝热线），问两过程中气体吸热还是放热？（A）（1）过程吸热（2）过程放热（B）（1）过程放热（2）过程吸热（C）两种过程都吸热（D）两种过程都放热（1）（2）例5（4313）一定量的理想气体，从P-V图（1）（2）（1）（2）解：因为气体膨胀，内能增量与过程无关，只与始末两态有关。放热吸热（B）对（1）（2）解：因为气体膨胀，内能增量与过程无关，只与始末两补充作业（4692）如图所示，C是固定的绝热壁，

D是可动活塞，C、D将容器分成A、B两部分。开始时A、B两室中各装入同种类的理想气体，它们的温度T、体积V、压强P均相同，并与大气压强相平衡。现对A、B两部分气体缓慢地加热，当对A和B给予相等的热量Q以后，A室中气体的温度升高度数与B室中气体的温度升高度数之比为7:5。求:补充作业（4692）如图所示，C是固定的绝热壁，（1）求该气体的定容摩尔热容CV和定压摩尔热容CP（2）B室中气体吸收的热量有百分之几用于对外做功？（1）求该气体的定容摩尔热容CV和定压摩练习（4692）解答A室气体经历的是过程B室气体经历的是过程等容等压依题意有：练习（4692）解答A室气体经历的是过程B室解得：又（2）解得：又（2）★

作业：补充作业（4692）

3.10★

自学：绝热的自由膨胀（考试内容）★作业：补充作业（4692）3.10★自六、循环过程及卡诺循环1.循环过程：物质系统经历一系列的变化过程又回到初始状态，这样周而复始的变化过程称为循环过程，简称为循环。

过程按顺时针进行叫正循环，反之，叫逆循环。（1）特征

dE=0E=0（3）热功计算：按各不同的分过程进行，总合起来求得整个循环过程的净热量、净功。（2）通过各种平衡过程组合起来实现。六、循环过程及卡诺循环1.循环过程：物质系统经历一系列的变(1)

热机(HeatEngine)利用工作物质持续不断地把热转化为功的装置。2.热机致冷机什么过程能将热能变成功？等压等温绝热什么过程最好？0实际上，仅仅等温过程是不行的！系统从外界吸收的热量系统对外界所作的净功热功(1)热机(HeatEngine)利用工作物质持续不断地★

热机循环利用工作物质持续不断地把热转化为功的循环。热机循环的循环箭头是顺时钟的,（正循环）系统对外界所作的净功=循环曲线包围的面积是正循环,以保证★热机循环利用工作物质持续不断地把热转化为功的循环。热机★

热机循环效率（2）致冷机：将热机的工作过程反向运转（逆循环），就是致冷机。净功吸热★热机循环效率（2）致冷机：将热机的工作过程反向运转（逆★

致冷机(Refrigerator)通过对系统做功，从而从低温热源吸取热量的装置。★

致冷机循环（逆循环）热系统吸收的热量功外界对系统所作的净功致冷机循环的循环箭头是逆时钟利用工作物质持续不断地把功转化为热的循环。外界对系统所作的净功=循环曲线包围的面积★致冷机(Refrigerator)通过对系统做功，从而★

制冷机制冷系数（循环效率）★制冷机制冷系数（循环效率）卡诺循环是由两个等温过程和两个绝热过程相间组成特点：3.卡诺循环1824年28岁的工程师卡诺提出最理想的循环动画卡诺循环是由两个等温过程和两个特点：3.卡诺循环1824年2卡诺（1796—1832）

卡诺（1796—1832）

卡诺热机循环蓝色等温线红色绝热线（1）1→2，等温膨胀（）特点：系统从外界吸热系统对外界作功Q吸T1T2膨胀卡诺热机循环蓝色等温线红色绝热线（1）1→2，等温膨胀（（2）2→3，绝热膨胀过程，温度下降至低

温热源温度特点：系统对外界作功膨胀（2）2→3，绝热膨胀过特点：系统对外界作功膨胀（3）3→4，等温压缩（）特点：外界对系统作功系统向外界放热Q放被压缩（3）3→4，等温压缩（）特点：外界对系统作功系统向外（4）4→1，绝热压缩过程，经此过程，系统回到原来状态，完成一个循环。特点：外界对系统作功被压缩（4）4→1，绝热压缩过程，特点：外界对系统作功被压缩★

一个循环完毕：系统对外界作的净功系统内能增量系统从外界吸收的净热量系统从外界吸收的净热量=系统对外界做的净功★一个循环完毕：系统对外界作的净功系统内能增量系统从外界吸★热机的工作原理系统所吸收的热量，不能全部用来对外作净功，必须有一部分传给冷源，才能进行循环。T1T2~净动画★卡诺热机循环效率净★热机的工作原理系统所吸收的热量，不能全部用来对外作净功，必20

卡诺热机的效率只与T1、T2有关，与工作物无关。10

从单一热源吸取热量的热机是不可能的30不可能等温循环动画讨论20卡诺热机的效率只与T1、T2有关，与工作物无关。10◆卡诺制冷机循环（1）1→4，绝热膨胀过程，系统温度下降至低温热源温度（2）4→3，等温膨胀（）系统吸热◆卡诺制冷机循环（1）1→4，绝热膨胀过程，（2）4→3，等（3）3→2，绝热压缩过程，温度上升到高

温热源（4）2→1，等温压缩（）经此过程，系统回到原来状态，完成一个

制冷循环。系统放热（3）3→2，绝热压缩过（4）2→1，等温压缩（）系统★卡诺制冷机制冷系数★卡诺致冷机原理：工作物质从低温热源吸热，又接受外界所作的功，向高温热源放出热量。T1T2~动画★卡诺制冷机制冷系数★卡诺致冷机原理：工作物质从低温热源吸热★

一个循环完毕：系统对外界作的净功系统内能增量系统从外界吸收的净热量系统从外界吸收的净热量=系统对外界做的净功★一个循环完毕：系统对外界作的净功系统内能增量系统从外界吸★卡诺热机的工作原理系统所吸收的热量，不能全部用来对外作净功，必须有一部分传给冷源，才能进行循环。T1T2~净★卡诺热机循环效率★卡诺热机的工作原理系统所吸收的热量，不能全部用来对外作净功★卡诺致冷机致冷系数★卡诺致冷机原理：工作物质从低温热源吸热，又接受外界所作的功，向高温热源放出热量。T1T2~★卡诺致冷机致冷系数★卡诺致冷机原理：工作物质从低温热源吸热例.

一定质量的理想气体循环过程分析Q、A的正负1—2：等压，升温2—3：等温，升压3—1：等容、降温大大小小小大小大例.一定质量的理想气体循环过程分析Q、A的正负1—2：等七、可逆过程和不可逆过程

在某过程a~b

中系统由a态~b态。如能使系统由b

态回到a态，周围一切也各自恢复原状，那么，a

b

过程称为可逆过程。1.可逆过程2.不可逆过程

如1.所述，若系统恢复不了原态，ab就是不可逆的。若系统恢复了原态却引起了外界的变化ab也是不可逆的。例：（1）功变热的过程（2）热量从高温物体传到低温物体的过程（3）气体的自由膨胀过程（4）水自动地从高处向低处流。（5）生命过程……PVba七、可逆过程和不可逆过程在某过程a~“<”号表示T1、T2间的不可逆卡诺机。“=”号表示T1、T2间的可逆卡诺机。3.卡诺定理可逆机：由可逆循环组成的热机。“一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的”！“<”号表示T1、T2间的不可逆卡诺机。“=”号表示T1、T八、热力学第二定律（1）开尔文描述：不可能制成一种循环动作的热机，只从单一热源吸取热量，使之完全变为有用的功而不产生其它影响。或：第二种永动机是不可能造成的。（2）克劳修斯描述：热量不能自动地从低温物体传向高温物体。八、热力学第二定律热量不能自动地从低温物体传向高温物体。★

自学：P167

~179（考试内容）★

作业：3.203.29★自学：P167~179（考试内容）★作业：3.

第三章热力学第一定律

第三章热力学第一定律

研究对象与外界有功，有热交换:1.热力学系统：热力学研究的对象称为热力学系统（研究气体系统），其它均称为外界。系统的分类：

研究对象与外界无功，有热交换:

研究对象与外界有功，无热交换:

研究对象与外界无功，无热交换:一般系统透热系统绝热系统封闭（孤立）系统一、基本概念研究对象与外界有功，有热交换:1.热力学系统：热2.热力学过程:状态随时间变化的过程（1）按系统与外界的关系分类:

自发过程：无外界帮助，系统的状态改变。

非自发过程：有外界帮助，系统的状态改变。非平衡态到平衡态平衡态到非平衡态（2）按过程中经历的各个状态的性质分类:准静态过程（平衡过程）：初态、每个中间态、终态都可近似地看成是平衡态的过程。

非静态过程（非平衡过程）：只要有一个状态不是平衡 态，整个过程就是非静态过程。过程分类：2.热力学过程:状态随时间变化的过程（1）按系统与外界的（3）按过程的特征分类:

等容过程：dV=0

等压过程：dP=0

等温过程：dT=0

绝热过程：dQ=0，Q=0

循环过程：

dE=0E终态=E初态（3）按过程的特征分类:等容过程：dVPV图上一条线，表示一个平衡过程。PV图上一个点，表示一个平衡状态。3．过程曲线改变内能的方法外界对系统作功（或反之）。外界对系统传热（或反之）。4．功、热量、内能PV非平衡态，非平衡过程不能在PV图上表示！！PV图上一条线，表示一个平衡过程。PV图上一个点，表示一二、功（准静态过程的功）★

特点：（不仅与始末两态有关，而且与经历的中间过程有关）过程量★气体对外界所做的元功★

气体体积从V1变化到V2时，系统对外界做的总功二、功（准静态过程的功）★特点：（不仅与始末两态有关，而

外界对系统作功，A为负。10此过程所作的功反映在P-V图上，就是曲线下的面积。1V2V12系统对外界作功，A为正。20上图：系统对外界作了功，系统的状态

变了，内能也变了。“功”是系统内能变化的量度，PVdV符号法则：注意：

功不仅与初、末态有关，还与过程有关

是过程量。外界对系统作功，A为负。10此过程所作的功反映在P-★

理想气体最重要的四个等值过程的功①等温过程（T＝常数）等温★理想气体最重要的四个等值过程的功①等温过程（T＝②

绝热过程比热容比绝热②绝热过程比热容比绝热③等压过程④等容过程③等压过程④等容过程三、热量★

特点：过程量（有不同的摩尔热容量）系统吸热，Q为正。系统放热，Q为负。★符号法则：（不同的过程有不同的热量）★

摩尔热容量Cm：一摩尔物质温度升高1K时系统从外界吸收的热量。三、热量★特点：过程量（有不同的摩尔热容量）系统吸热，热量:②定压摩尔热容量CP,m：P=常数①定容摩尔热容量CV,m：V=常数热量:②定压摩尔热容量CP,m：P=常数①定容摩尔热四、内能状态量★特点：(只与始末两态有关，与中间过程无关)★气体的内能四、内能状态量★特点：(只与始末两态有关，与中间★气体的内能10

作功和传热对改变系统的内能效果是一样的。（要提高一杯水的温度，可加热，也可搅拌）20

国际单位制中，功、热、内能单位都是焦耳（J）。（1卡=4.18焦耳)30

功和热量都是系统内能变化的量度,但功和热本身绝不是内能。

内能：态函数,系统每个状态都对应着一定内能的数值。

功、热量：只有在状态变化过程中才有意义，状态不

变，无功、热可言。40作功、传热在改变内能效果上一样，但有本质别：

作功：通过物体宏观位移来完成，是系统外物体的有

规则运动与系统内分子无规则运动之间的转换。

传热：通过分子间的相互作用来完成，是系统外、内分子无规则运动之间的转换。注意

：10作功和传热对改变系统的内能效果是一样的。（要提五、热力学第一定律★

微分形式★

积分形式1.数学表式五、热力学第一定律★微分形式★积分形式1.数学表2.热力学第一定律的物理意义（1）外界对系统所传递的热量Q,一部分用于

系统对外作功，一部分使系统内能增加。（2）热一律是包括热现象在内的能量转换和守恒定律。问：经一循环过程不要任何能量供给不断地对外作功，或较少的能量供给，作较多的功行吗？

第一类永动机是不可能制成的！热一律可表述为：2.热力学第一定律的物理意义（1）外界对系统所传递的热量10

热一律的适用范围：任何热力学系统的任何

热力学过程。注意：(平衡过程可计算Q、A)20

对只有压强作功的系统热一律可表为：10热一律的适用范围：任何热力学系统的任何注意：(平3.

热力学第一定律对理想气体等值过程的应用对平衡过程计算:根据：3.热力学第一定律对理想气体等值过程的应用对平衡过程计算:1.等容过程（1）特征：V=恒量，dV=0，参量关系:P/T=恒量（2）热一律表式：对有限变化过程

系统吸收的热量全部用来增加系统本身的内能。意义：动画1.等容过程（1）特征：V=恒量，dV=0，（2）热一律（3）定容摩尔热容：1摩尔气体在等容过程中，温度升高（或降低）1K所吸收（或放出）的热量。单原子分子双原子分子多原子分子（3）定容摩尔热容：1摩尔气体在等容过程中，单原子分子双原子（4）内能增量：等容过程（适用于任何过程）（4）内能增量：等容过程（适用于任何过程）2.等压过程（1）特征：P=恒量，dP=0，参量关系:（2）热一律表式：作功：内能增量：意义：系统吸收的热量，一部分对外作功，一部分增加自身的内能。动画2.等压过程（1）特征：P=恒量，dP=0，（2）热一（3）定压摩尔热容：1摩尔气体在等压过程中，温度升高（或降低）1K所吸收（或放出）的热量。（迈耶公式）（3）定压摩尔热容：1摩尔气体在等压过程中，（迈耶公式）比热容比单原子分子双原子分子等压过程多原子分子比热容比单原子分子双原子分子等压过程多原子分子3.等温过程（1）特征：T=恒量，dT=0，dE＝0

参量关系：PV=恒量（2）热一律表式意义：系统吸收的热量全部用来对外作功。功：动画3.等温过程（1）特征：T=恒量，dT=0，（3）“定温摩尔热容”等温过程（3）“定温摩尔热容”等温过程例1（4346）试证明刚性分子理想气体作等压膨胀时，若从外界吸收的热量为

Q，则其气体分子平均动能的增量为

Q/(NA),式中为比热容比。证明:理想气体分子平均动能的增量例1（4346）试证明刚性分子理想气体证明:理想气对等压过程一摩尔刚性分子理想气体作业：3.13.33.63.7对等压过程一摩尔刚性分子理想气体作业：3.13.33(AdiabaticProcess)4.绝热过程（1）特征参量关系（泊松方程）（2）热一律表式动画绝热(AdiabaticProcess)4.绝热过程（1）特意义：当气体绝热膨胀对外作功时，气体内能减少。功：（2）内能改变：绝热膨胀靠的是内能减少。（温度降低）（1）意义：当气体绝热膨胀对外作功时，气体内能功：（2）内能改变：★推导绝热方程：（用第一定律微分形式）★推导绝热方程：（用第一定律微分形式）热力学-第四章热力学第二定律课件绝热过程方程（泊松方程）（3）“绝热摩尔热容”绝热过程方程（泊松方程）（3）“绝热摩尔热容”等温线斜率绝热线斜率（4）绝热线与等温线的比较等温线斜率绝热线斜率（4）绝热线与等温线的比较结论：绝热线比等温线陡峭同一点斜率之比绝热等温结论：绝热线比等温线陡峭同一点例2（4694）某理想气体在P-V图上等温线与绝热线相交于A点，如图，已知A点的压强P1=2×105Pa，体积V1=0.5×10-3m3，而且A点处等温线斜率与绝热线斜率之比为0.714，现使气体从A点绝热膨胀至

B点，其体积V2=1×10-3m3

。求

（1）B点处的压强（2）在此过程中气体对外作的功例2（4694）某理想气体在P-V图上等温线例2（4694）图解：（1）B点处的压强由绝热过程方程例2（4694）图解：（1）B点处的压强由绝热过程方程（双原子分子）（双原子分子）（2）在此过程中气体对外作的功（2）在此过程中气体对外作的功例3（5078）一个可以自由滑动的绝热活塞（不漏气）把体积为2V0的绝热容器分成

相等的两部分A、B。A、B中各盛有摩尔数为的刚性分子理想气体，（分子的自由度为）温度均为T0。今用一外力作用于活塞杆上，缓慢地将A中气体的体积压缩为原体积的一半。忽略摩擦以及活塞杆的体积。求外力作的功。例3（5078）一个可以自由滑动的绝热活塞

所以，外力作的功应等于A、B容器内气体内能的总增量。例3（5078）解答设：A、B中气体末态的温度分别为T1和T2

，A、B中气体内能的增量分别为∆EA和∆EB

。因为容器是绝热的，

即：即：同理有同理有过程特征参量关系QAE等容等压等温绝热V常量

P常量T常量（P/T）=常量（V/T）=常量PV=常量常量常量常量===g--g-ggTPTVPV11过程特征参量关系Q例4（4693）如图所示，一个四周用绝热材料制成的气缸，中间有一固定的用导热材料制成的导热板C把气缸分成A、B两部分。D是一绝热的活塞。A中盛有1mol氦气，B中盛有1mol氮气（均视为刚性分子的理想气体）。今外界缓慢地移动活塞D，压缩A部分的气体，对气体作功为A，试求在此过程中B部分气体内能的变化。氦气氮气例4（4693）如图所示，一个四周用绝热材解：取（A+B）两部分的气体为研究系统，在外界压缩A部分气体、作功为A的过程中，系统与外界交换的热量氦气氮气解：取（A+B）两部分的气体为研究系统，在外界压缩A部分气体

因此A、B两部分气体的温度始终相同。系统内能的变化为氮气氦气C是导热板，即：因此A、B两部分例5（4313）一定量的理想气体，从P-V图上初态a经历（1）或（2）过程到达末态b，已知a、b两态处于同一条绝热线上（图中虚线是绝热线），问两过程中气体吸热还是放热？（A）（1）过程吸热（2）过程放热（B）（1）过程放热（2）过程吸热（C）两种过程都吸热（D）两种过程都放热（1）（2）例5（4313）一定量的理想气体，从P-V图（1）（2）（1）（2）解：因为气体膨胀，内能增量与过程无关，只与始末两态有关。放热吸热（B）对（1）（2）解：因为气体膨胀，内能增量与过程无关，只与始末两补充作业（4692）如图所示，C是固定的绝热壁，

D是可动活塞，C、D将容器分成A、B两部分。开始时A、B两室中各装入同种类的理想气体，它们的温度T、体积V、压强P均相同，并与大气压强相平衡。现对A、B两部分气体缓慢地加热，当对A和B给予相等的热量Q以后，A室中气体的温度升高度数与B室中气体的温度升高度数之比为7:5。求:补充作业（4692）如图所示，C是固定的绝热壁，（1）求该气体的定容摩尔热容CV和定压摩尔热容CP（2）B室中气体吸收的热量有百分之几用于对外做功？（1）求该气体的定容摩尔热容CV和定压摩练习（4692）解答A室气体经历的是过程B室气体经历的是过程等容等压依题意有：练习（4692）解答A室气体经历的是过程B室解得：又（2）解得：又（2）★

作业：补充作业（4692）

3.10★

自学：绝热的自由膨胀（考试内容）★作业：补充作业（4692）3.10★自六、循环过程及卡诺循环1.循环过程：物质系统经历一系列的变化过程又回到初始状态，这样周而复始的变化过程称为循环过程，简称为循环。

过程按顺时针进行叫正循环，反之，叫逆循环。（1）特征

dE=0E=0（3）热功计算：按各不同的分过程进行，总合起来求得整个循环过程的净热量、净功。（2）通过各种平衡过程组合起来实现。六、循环过程及卡诺循环1.循环过程：物质系统经历一系列的变(1)

热机(HeatEngine)利用工作物质持续不断地把热转化为功的装置。2.热机致冷机什么过程能将热能变成功？等压等温绝热什么过程最好？0实际上，仅仅等温过程是不行的！系统从外界吸收的热量系统对外界所作的净功热功(1)热机(HeatEngine)利用工作物质持续不断地★

热机循环利用工作物质持续不断地把热转化为功的循环。热机循环的循环箭头是顺时钟的,（正循环）系统对外界所作的净功=循环曲线包围的面积是正循环,以保证★热机循环利用工作物质持续不断地把热转化为功的循环。热机★

热机循环效率（2）致冷机：将热机的工作过程反向运转（逆循环），就是致冷机。净功吸热★热机循环效率（2）致冷机：将热机的工作过程反向运转（逆★

致冷机(Refrigerator)通过对系统做功，从而从低温热源吸取热量的装置。★

致冷机循环（逆循环）热系统吸收的热量功外界对系统所作的净功致冷机循环的循环箭头是逆时钟利用工作物质持续不断地把功转化为热的循环。外界对系统所作的净功=循环曲线包围的面积★致冷机(Refrigerator)通过对系统做功，从而★

制冷机制冷系数（循环效率）★制冷机制冷系数（循环效率）卡诺循环是由两个等温过程和两个绝热过程相间组成特点：3.卡诺循环1824年28岁的工程师卡诺提出最理想的循环动画卡诺循环是由两个等温过程和两个特点：3.卡诺循环1824年2卡诺（1796—1832）

卡诺（1796—1832）

卡诺热机循环蓝色等温线红色绝热线（1）1→2，等温膨胀（）特点：系统从外界吸热系统对外界作功Q吸T1T2膨胀卡诺热机循环蓝色等温线红色绝热线（1）1→2，等温膨胀（（2）2→3，绝热膨胀过程，温度下降至低

温热源温度特点：系统对外界作功膨胀（2）2→3，绝热膨胀过特点：系统对外界作功膨胀（3）3→4，等温压缩（）特点：外界对系统作功系统向外界放热Q放被压缩（3）3→4，等