课本热力学基础教学课件

第十章热力学基础热力学基础和气体动理论属于大学物理学的热学部分,都是研究热现象规律的,但两者研究的角度和采用的方法不同。热力学是由观察和实验总结出来的热现象规律气体动理论是根据物体由大量的分子和原子组成,分子不断作无规则热运动的事实,用统计平均的方法,寻求宏观量与微观量之间的关系,以揭示热现象的本质。热力学是宏观理论,气体动理论是微观理论;北京建筑大学理主要内容1.掌握准静态过程、内能、功和热量等概念。2.掌握热力学第一定律,能熟练分析、计算各等值过程和绝热过程的功、热量和内能的改变。3理解循环过程的能量转换关系,会计算卡诺循环和一些简单循环的热机效率。4.了解可逆与不可逆过程、热力学第二定律、熵增原理。北京建筑大学理§10-1准静态过程功热量准静态过程:热力学系统:在热力学中,一般把所研究的宏观物体(如:气体、液体、固体等)叫热力学系统,简称系统也称工作物质。2、外界:与热力学系统相互作用的环境称为外界3、过程:非静态过程、准静态过程4.准静态过程:如果系统在始末两平衡态之间所经历的任意中间状态都可视为平衡态的过程,叫准静态过程5非静态过程:如果系统在始末两平衡态之间所经历的中间状态为非平衡态的过程,叫非静态过程北京建筑大学理例1:外界对系统做功,过程无限缓慢NNN非平衡态到平衡态的过渡时间,即弛豫时间,约10-3秒,如果实际压缩一次所用时间为1秒就可以说是准静态过程(过渡时间>>弛豫时间)例2:系统(初始温度T1)从外界吸热如图,从T1一T2是准静态系统T1过程。系统(温度T)直接与热源T2接触,最终达到热平衡,不是准静态过程T1+△TT1+2△TT1+3△T北京建筑大学理例准静态过程是理想过程,是实际过程的理想化,抽象化;(P1,V1,T1)→>(P2,V2,T2)口功(Work)pFP光滑现讨论系统在准静态过程中,由于其体积变化所作的功,设想气缸内的气体进行准静态的膨胀过程:北京建筑大学理当气体推动活塞向外缓慢的移动一段微小的位移dl时,气体对外界做的微量功为PI(pi,V,T)dw=psdldw=pdl又因为Sd/=dV,所以(p3,12,12)dW=PaⅣ讨论1)如果dv>0,则dW>0不同过程的功川负功目正功2)如果dV<0,则dW<0当系统经历了一个有限的准静态过程,体积由变化到V时,系统对外界做的总功为:W=dw=Pev由积分的意义知:功的大小等于P图上过程曲线下的面积北京建筑大学理右图看出:功是“过程量”,功刚数值与过程进行的具体路经形式有关,功不是状态的函数。三热量quantityofheat)o:热传递:系统和外界(环境)之间一般由于温度差而传递能量。热量:在热传递中传递的能量。热量为过程量微小热量:dQ>0表示系统从外界吸热总热量:Q=dQ积分与过程有关北京建筑大学理§10-2内能热力学第一定律及其应用作机械功改变系统作电功改变系统内能状态的焦耳实验状态的实验H实验结果:在状态I→H过程中W1=Q1=W2+Q2=恒量(与过程无关)北京建筑大学理实验证明系统从初状态化到另一状态B,可以采用做功和传热的方法,不管经过什么过程,只要始末状态确定,做功和传热之和保持不变PWAIB+CAIB=WA2B+eA2BB2BWA1B2A+QAB24÷0说明存在一个状态物理量,状态变化时,此量变化;将此量定义为内能E,是状态的函数,与系统所经历的过程无关。△EA=C△EAIB2A0ABdE=EE4与过程无关⌒对一定量的某种理气E=E(T北京建筑大学理热力学第一定律外界对系统所(Thefirstlawofhermodynamics)作的功内能的增量满足△E=E,-E1=W+Q因为:W=W热力学第一定律:Q=W+EE