9-2热力学第一定律对理想气体的应用-修.ppt

热力学基本定律 第9章 9 2热力学第一定律对理想气体的应用 对于1mol理想气体 9 2 0气体的摩尔热容 在一给定的过程中 1摩尔物质温度升高1K时所吸收的热量 称为在该过程中物质的摩尔热容 单位 J mol K 对于1mol理想气体 说明1mol理想气体在定压过程中温度升高1K时 要比在定容过程中多吸收8 31J的热量 用于膨胀对外做功 3 摩尔热容比 9 2 1等容过程 汽缸连续地与一系列有微小温升的恒温热源接触 该式表示的内能改变量适用于任何过程 9 2 2等压过程 外力保持不变 汽缸连续地与一系列有微小温升的恒温热源接触 9 2 3等温过程 内能的改变量 系统吸收的热量和系统对外作的功 RXKNGC 绝热过程 特点 下列条件下的过程可视为绝热过程 系统和外界没有热量交换的过程 良好绝热材料包围的系统所发生的过程 进行得较快而来不及和外界发生热交换的过程 9 2 4绝热过程 adiabaticprocess 1 绝热过程中A Q E2 E1 2 理想气体的准静态绝热过程方程 由 3 4 5 式 得 绝热过程方程 理想气体的准静态绝热过程方程 也可用p V表示绝热过程中系统对外作的功A 绝热线 等温线 3 绝热线与等温线 交点上 绝热线的斜率 绝对值 大于等温线的斜率 绝对值 M 等温 绝热 从物理上分析 等温过程 绝热过程 解 1 初始时 两部分压强 温度 体积均相同 为 中气体被绝热压缩后体积为 中气体末态的压强 解一 外界传给 中气体热量 使 中气体内能增加 同时对 中气体作功 对 中气体作功部分 恰为 中气体内能增加量 外界传给 中气体热量 求 2 外界传给 中气体的热量 解二 外界传给 中气体热量 解三 外界传给 中气体热量 一部分使 中气体内能增加 另一部分对 中气体作功 例2 一定量的单原子分子理想气体 从A态出发经等压过程膨胀到B态 又经绝热过程膨胀到C态 如图所示 试求全过程中气体对外所作的功 内能的增量以及吸收的热量 解 由图可看出 全过程中气体内能的改变量 全过程中气体吸收的热量 全过程中气体对外所作的功 热机发展简介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低 1765年瓦特进行了重大改进 大大提高了效率 人们一直在为提高热机的效率而努力 从理论上研究热机效率问题 一方面指明了提高效率的方向 另一方面也推动了热学理论的发展 9 2 6循环过程卡诺循环 工作物质 工质 在热机中被用来吸收热量并对外作功的物质 一 循环过程 循环过程 系统经历一系列状态变化又回到初始状态的过程 循环过程的特征 沿顺时针方向进行的循环称为正循环或热循环 沿逆时针方向进行的循环称为逆循环或制冷循环 二热机与制冷机 1热机 热机经历一个正循环 内能不变 系统对外界作的净功 热机效率 表示系统从外界吸收热量的绝对值 表示系统向外界放出热量的绝对值 在一次正循环过程中 利用工质持续不断地把热转化为功的机器叫做热机或热力发动机 热机 持续地将热量转变为功的机器 REJI 2制冷机 制冷系数 在一次循环过程中 外界对系统作功 系统从低温热源中吸收热量Q2 绝对值 并向外界放出热量Q1 绝对值 从而使低温热源 冷库 温度降低 书P279例9 5是对的 制冷机的目的是使低温热源的温度降低 所以效率应以从低温热源吸取的热量Q2的多少来衡量 求热机效率时 1 用 即要求出功 又要求出吸收的热量 2 用 只要求出热量 例 1mol单原子分子理想气体作图示循环 求循环效率 三卡诺循环 Carnotcycle 1 卡诺循环 卡诺 Carnot 法国人 1796 1832 工质只和两个恒温热源交换热量 讨论 1 T1 T2 h 0可见完成一个热机循环 必须有两个 高 低温 恒温热源 2 增大温差可提高h 一般做法是提高T1 3 h 1 2 逆向卡诺循环 致冷系数 例一卡诺热机 可逆的 当高温热源的温度为127 低温热源的温度为27 时 其每次循环对外作净功8000J 今维持低温热源的温度不变 提高高温热源温度 使其每次循环对外作净功10000J 若两个卡诺循环都工作