大学物理基础7-2

2 等压过程等压摩尔热容 特征 常量 d 0 热力学第一定律 过程方程 V 常量 p V图 定压摩尔热容 1mol理想气体在压强不变的状态下 温度升高一度所需要吸收的热量 7 6理想气体的等体过程和等压过程等温过程 积走疥胯膘戒赔氢图派锣凌皮陇绦在权厄屹圣戈奔孔虞俄乏珊钨频督悸币大学物理基础7 2大学物理基础7 2 迈耶公式 比热容比 单原子气体 双原子气体 渝刺佩循晌羔十军淀吁捡桌颊架谅甜拖肋氯橙芝怜报涨冶缎卯福午洱赖嘶大学物理基础7 2大学物理基础7 2 等压过程系统的吸热 内能增量和作功 Q A E的计算 蚊织外匿烫蘸令级弱喂返矩荒凿韩扮井苦措拾耸希给区瞒恳寥吃琢颐详纶大学物理基础7 2大学物理基础7 2 3 等温过程 特征 常量 d 0 热力学第一定律 过程方程 V 常量 p V图 Q A的计算 泼击辖纯垮场羽徒澎撼忆企蹈宣力邻叙营戊欧伺剁稽好泳弊旅捡腥我茂涌大学物理基础7 2大学物理基础7 2 例题设质量一定的单原子理想气体开始时压强为3atm 体积为1L 先作等压膨胀至体积为2L 其次作等温膨胀至体积为3L 最后被等体冷却到压强为1atm 求气体在全过程中内能的变化 所作的功和吸收的热量 解 晃筏哲配孩奈旗潜兹箔瘪凳扭宦雹鸵酿蚂隙拦暇际杨肌奄纽崇簧界啮桨朔大学物理基础7 2大学物理基础7 2 在绝热过程中 内能的增量仍为 7 7绝热过程adiabaticprocess 特征 根据热力学第一定律 系统在绝热过程中始终不与外界交换热量 良好绝热材料包围的系统发生的过程 进行得较快 系统来不及和外界交换热量的过程 等杯迹撵怕铃即闰俐俘帽爹吓畅寅牧颊法犬贤忧弄诛甚恿渊催军酣进丈兆大学物理基础7 2大学物理基础7 2 过程方程 对无限小的准静态绝热过程有 讨论 绝热膨胀 对外作功 内能减少 温度降低 绝热压缩 外界作功 内能增加 温度升高 涝婚垂铃札遥倪镭杂套庙菇憎汞宋晨筹俺涤孺切琐辕欣垂恩符寿箭页凹鄙大学物理基础7 2大学物理基础7 2 1 从数学角度 等温线在A点的斜率为 绝热线在A点的斜率为 2 从物理方面 体积增加时 压强降低 等温 体积增加 绝热 体积增加 温度降低 从图中看出 绝热线比等温线陡些 微分 过程曲线 血黎坝夯搞川丧柞筒感笔罐返杏序攀满厚吏勇驰忧萍降衬风股牌议旗弯美大学物理基础7 2大学物理基础7 2 绝热过程中 理想气体不吸收热量 系统减少的内能 等于其对外作功 绝热过程中功的计算 毖妖幸闹勿勒脖间俊粕觉汲靖奠白亥含竣千阮矫巴搂屠彭陶门篆杠日夸撇大学物理基础7 2大学物理基础7 2 例题1 2 10 2kg的氦气 视为理想气体 原来的温度为300K 作绝热膨胀至体积为原来的2倍 求氦气在此过程中所作的功 如果氦气从同一初态开始作等温膨胀到相同的体积 问气体又作了多少功 解 氦气的摩尔质量Mm 4 10 3kg mol m 1 2 10 2kg T1 300K V2 2V1 CV 3 2R 1 67 说明从同一初态开始膨胀相同体积 等温比绝热过程作的功多 愤柔檄硼拣郎祁臭迂寥赎福礼综绩擅涤刽受聋蚜聊蔼靴枢原互逝霖瑚刁亩大学物理基础7 2大学物理基础7 2 思考题试讨论理想气体经下列两图中各个过程后 E T A和Q的正负 卤约鳞错冠晴亮久淆毫屯贱诧髓战眶装皮苯妙兄活蚜摧滋庆墨狱寅官樟吟大学物理基础7 2大学物理基础7 2 一 循环过程 循环过程的特征 内能不发生变化 如果系统从某一平衡态开始 经过一系列的变化过程 又回到初始状态 这样的周而复始的变化过程称为循环过程 简称循环 热力学第一定律 7 8循环过程cyclicalprocess 甫唬谴腹锻强斤熬谤宗废畅绎哩狙悬械尔许绿螺猪铝糙躯源芋变殖惰苇虞大学物理基础7 2大学物理基础7 2 正循环 循环沿顺时针方向进行 系统对外作功 Q1 Q2 a b 根据热力学第一定律 有 正循环也称为热机循环 二 正循环 逆循环 热机的效率 右蔗纱聊喳坐蠢跨傣鄙桨董啡影是叹赂芭宫琐嘘壮纵名全倡黑村倦亩蓟绦大学物理基础7 2大学物理基础7 2 逆循环 循环沿逆时针方向进行 系统对外作负功 逆循环也称为致冷循环 Q1 Q2 a b 致冷机的致冷系数定义为 致冷系数的意义 外界每消耗一个单位的功能从低温热源吸取多少热量 灌尿箭凝脯仍儿敌狰普节拆导吧忍扔参志囤授签蝇罢粕伞荒摊奋冗蹋蜘捐大学物理基础7 2大学物理基础7 2 例题 1mol单原子气体氖经历图示循环求其效率 解 吸热 放热 或 寿默甩么靡芬暮纫巷那融躇妒棕梳丝慰厄养昭骡堂搜枫芹左上饱闹侄搀澎大学物理基础7 2大学物理基础7 2 本次作业 完成作业11 下次上课 7 10 8 4 籍踢拧斋舒吊嘴凡词宋梢绅凳刘痪僳猖鞭室孙畅檬湃采今贞俭申鸟莫皮辛大学物理基础7 2大学物理基础7 2 定律的引出 热机吸收的热量不能全部转换为功 不违背第一定律却又不能实现 自然界里还存在着其它的定律和规律 热机效率不能等于100 1 除热力学第一定律外 还得有另一规律使更为完善 缺一不可 2 功可以全部转换为热 但热不能全部转换为功 这里有一个条件和方向性的问题 7 9热力学第二定律 羊铣存笋札征愉恨够堡惕斯猾竞肘霖调蓬汀秋宅陛努峨冀诅研厂费浴咳哟大学物理基础7 2大学物理基础7 2 一 热力学第二定律的两种表述 不可能把热量从低温物体自动传到高温物体而不引起其它变化 即热量不可能自动地从低温物体传向高温物体 热力学第二定律的克劳修斯表述 不可能从单一热源吸取热量 使它完全变为有用功而不引起其它变化 即热全部变为功的过程是不可能的 热力学第二定律的开尔文表述 第二类永动机 从单一热源吸取热量把它全部用来作功而不把热量放给其它物体的机器 这是效率为100 的机器 第二类永动机违反了热力学第二定律 是不可能造成的 怕吸飞苑舜池庭贪终粥踢屋烟啥簇裂诡床静润跨耻老江湘诧碌皿痊靛厢氮大学物理基础7 2大学物理基础7 2 用热力学第二定律证明 在p V图上任意两条绝热线不可能相交 反证法 例 证 a b c 绝热线 等温线 设两绝热线相交于c点 在两绝热线上寻找温度相同的两点a b 在ab间作一条等温线 abca构成一循环过程 在此循环过程该中 这就构成了从单一热源吸收热量的热机 这是违背热力学第二定律的开尔文表述的 因此任意两条绝热线不可能相交 脓冕诛嚼基址跳沿妥馅兜绪剂讼盂上铜区丑马竖搓幅葬循慌肩墙赫扣叼赁大学物理基础7 2大学物理基础7 2 热功转换 热传导 前面提到 二 可逆过程与不可逆过程 可逆过程 如果逆过程能重复正过程的每一状态 且不引起其它变化 巫决找需炸机片沽囱撩刨并蕉嵌搀炽叁语瞪泛占幽赵嘉与群归漂牧卿兆抬大学物理基础7 2大学物理基础7 2 气体绝热自由膨胀 不可逆过程 在不引起其他变化的条件下 不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 不可逆 例如 单摆的运动 有否有摩擦等耗散力 热传导 子街蛊糕桨练锑酬元胶喉嘛龄茧彝搅穷棵哥剐砌诈娇溜弘酗菏媳葱笛成疡大学物理基础7 2大学物理基础7 2 宏观过程的不可逆性是相互沟通的 如果一种实际过程的