第十热力学基础演示文稿

第十热力学基础演示文稿现在是1页\一共有42页\编辑于星期一优选第十热力学基础现在是2页\一共有42页\编辑于星期一(3)符号规律：符号＋－AQ系统对外做功外界对系统做功系统吸热系统向外放热系统内能增加系统内能减少二、需理解的问题1、概念：准静态过程、体积功、热量、热力学第一定律现在是3页\一共有42页\编辑于星期一2、内能和热量这两概念有何不同？以下说法是否正确？（1）物体的温度越高，则热能越多（2）物体的温度越高，则内能越大答：物体的分子的无轨则热运动能量的总和在宏观上是物体的内能；内能是状态量。传热过程中所传递的能量的多少称热量；热量是过程量。（1）不对。现在是4页\一共有42页\编辑于星期一§10-1准静态过程热量功一、准静态过程定义：热力学系统在状态发生变化的过程中，每一时刻系统的状态都无限地接近平衡态，此过程称准静态过程（或称平衡过程）。驰豫时间：一个系统如果最初处于非平衡态，经过一段时间过渡到了一平衡态，该过渡时间称驰豫时间。热力学基础（BasicThermodynamics）第十章热力学第一定律现在是5页\一共有42页\编辑于星期一PV0ABCabc二、热量传热：通过分子间的相互作用传递分子的无规则运动能量而改变物体内能的过程。条件：系统与外界的温度不同。热量（Q）：传热过程中所传递的能量。单位：J1cal=4.1855J现在是6页\一共有42页\编辑于星期一PV0ABCabc三、功（体积功）元功：现在是7页\一共有42页\编辑于星期一§10-2热力学第一定律QA无限小过程：有限过程：其中：现在是8页\一共有42页\编辑于星期一§10-3气体的摩尔热容量摩尔热容量：1mol物质，当温度升高1K时所吸取的热量c是同一物质的比热一、气体的定容摩尔热容量与温度无关现在是9页\一共有42页\编辑于星期一二、气体的定压摩尔热容量与温度无关现在是10页\一共有42页\编辑于星期一可见迈耶公式比热比：现在是11页\一共有42页\编辑于星期一刚性单原子刚性双原子刚性多原子总结：无论等容过程、等压过程：现在是12页\一共有42页\编辑于星期一§10-4热力学第一定律对理想气体等值过程的应用一、等温过程恒温体A1、等温过程的实现：则内能不变现在是13页\一共有42页\编辑于星期一代入上式2、等温过程的热量：现在是14页\一共有42页\编辑于星期一3、理想气体等温过程作功图示：VPP1V1V2P2TAIII等温线是等轴双曲线的一支曲线下的面积表示理想气体从初始状态I等温膨胀到末态II所作的功：现在是15页\一共有42页\编辑于星期一二、等容过程1、等容过程的实现：现在是16页\一共有42页\编辑于星期一VPIIIP1P2V3、等容过程的P-V图：2、求对等容过程：现在是17页\一共有42页\编辑于星期一三、等压过程1、等压过程的实现：A现在是18页\一共有42页\编辑于星期一2、求内能的改变量：对外作功：现在是19页\一共有42页\编辑于星期一3、等压过程的P-V图：VPV1V2PIIIA现在是20页\一共有42页\编辑于星期一§10-5绝热过程一、绝热过程1、定义：当系统的状态发生变化时，系统和外界不发生热传递的过程。2、特征：现在是21页\一共有42页\编辑于星期一二、求绝热过程中的功A由热力学第一定律可知：A绝热壁对于有限变化：现在是22页\一共有42页\编辑于星期一三、绝热方程（1）（2）（3）其中：均为常数由（2）式可得：所以：I绝热膨胀：II绝热压缩：现在是23页\一共有42页\编辑于星期一四、绝热过程的P-V图1、P-V图：VPIIIA0将绝热方程代入可得：现在是24页\一共有42页\编辑于星期一2、绝热过程与等温过程的比较：（1）绝热过程方程：等温过程方程：（2）P-V图的比较：气体压缩或膨胀时气体压强变化不同VPABCA点相交比较在A点斜率：可见绝热线比等温线陡现在是25页\一共有42页\编辑于星期一例10-1：设有某种单原子理想气体，经历如图所示的一系列状态变化过程，其中ab为等压过程，bc为等容过程，cd为等温过程，已知求各分过程的各为多少？210124abcdV(L)现在是26页\一共有42页\编辑于星期一解：ab等压过程：bc等容过程：现在是27页\一共有42页\编辑于星期一cd等温过程:现在是28页\一共有42页\编辑于星期一例10－2：气缸中有一定质量的氦气（视为理想气体），若使其绝热碰胀后气体的压强减少一半，求变化前后：（1）气体分子平均速率之比？（2）气体内能之比？解：根据绝热方程：(1）平均速率：氦是单原子分子，现在是29页\一共有42页\编辑于星期一(2)气体内能：现在是30页\一共有42页\编辑于星期一例10－3：有3mol温度为的理想气体，先使其体积等温膨胀到原来的5倍，然后等容加热，末态时它的压强刚好等于初始压强，整个过程传给气体的热量为。试画出此过程的P-V图，并求这种气体的比热容比的值。0Vp解：设初态参量为末态参量为由得现在是31页\一共有42页\编辑于星期一等温过程：等容过程：现在是32页\一共有42页\编辑于星期一即现在是33页\一共有42页\编辑于星期一§10-6循环过程卡诺循环一、循环过程循环过程：物质系统经历一系列变化过程又回到初始状态的过程。基本特征：内能没有变化。AOBCDO：锅炉，B：气缸C：冷凝器，D：水泵构造：现在是34页\一共有42页\编辑于星期一PV0A如系统经历的循环过程的各个阶段都是准静态过程循环过程对外作净功：即：循环过程曲线所包围面积正循环（热循环）：循环过程沿顺时针方向进行，系统对外作功。逆循环（致冷循环）：循环过程沿逆时针方向进行，外界对系统作净功。循环的效率：在一次循环过程中工作物质对外作的净功占它从高温热库吸收的热量的比率。热机效率：由热力学第一定律知：则现在是35页\一共有42页\编辑于星期一二、卡诺循环VPA（P1V1T1）B（P2V2T1）C（P3V3T2）D（P4V4T2）Q1Q2卡诺循环就是在两个恒温热源（一个高温热源，一个低温热源）间工作的循环。由两个等温过程和两个绝热过程组成。AB等温膨胀过程吸热：现在是36页\一共有42页\编辑于星期一CD等温压缩过程放热：现在是37页\一共有42页\编辑于星期一由绝热方程：联立得：所以卡诺循环效率：代入：现在是38页\一共有42页\编辑于星期一三、卡诺致冷循环VPA（P1V1T1）B（P2V2T1）D（P4V4T2）Q2

Q1C（P3V3T2）卡诺循环作逆循环，外界对系统作功.由热力学第一定律知，此循环，内能不变，有：所以，致冷系数：现在是39页\一共有42页\编辑于星期一例10－4：图为某理想气体系统的一个循环过程，其中CA为绝热过程。设点A状态量(),B点状态量（）及系统绝热指数均为已知。（1）在P-V图上这循环如何表示？（2）试求点C状态的温度