§5 3第一定律对于热力学过程的应用ppt课件

过程方程:常量,由热力学第一定律,过程特征:V=常量,5-3第一定律对于热力学过程的应用,1、等体过程,等体过程系统对外不做功,一、三个等值过程,等体升压,等体降压,外界传给气体的热量全部用于增加气体的内能,气体放出的热量为气体内能的减少,过程方程:常量,过程特征:p=常量,2、等压过程,系统对外做功,内能的改变量,吸收的热量,等压膨胀,等压压缩,气体吸收的热量，一部分用于内能的增加，一部分用于对外作功,外界对气体作的功和内能的减少均转化为热量放出。,3.等温过程,过程特征T=常量,过程方程pV=常量,状态参量满足,其中,等温过程系统对外做功,由功的定义,等温过程内能的改变量,等温过程的热量,A,等温膨胀,等温压缩,等温膨胀中系统吸收的热量全部用来对外作功。,等温压缩中系统放出的热量全部来自外界所作的功。,二、绝热过程,系统与外界无热交换的状态变化过程就是绝热过程。,过程特征,热力学第一定律,过程方程未知,无法计算,绝热过程的功,1、准静态绝热过程,泊松公式,两边积分,联立求解得,对于微小绝热过程,对两边微分,利用理想气体状态方程还可以得,功还可以由定义计算,绝热膨胀,绝热压缩,绝热膨胀中系统内能的减少全部用来对外作功。,绝热压缩中系统内能的增加全部来自外界所作的功。,1）绝热线的斜率大于等温线的斜率,讨论,由绝热方程,常量,两边取微分,在绝热线与等温线的交点A，绝热线的斜率,常量,由等温过程方程,两边取微分,在绝热线与等温线的交点A，等温线的斜率,绝热线的斜率,绝热线的斜率大于等温线的斜率。,等温线,绝热线,2）绝热线比等温线斜率大的原因,从C点开始，分别沿绝热线和等温线使体积小减V，但是绝热线比等温线陡.,2、绝热自由膨胀,绝热自由膨胀是非准静态绝热过程.,初态：平衡态,绝热容器中的理想气体被隔板挡在左侧气室，拉开隔板，气体向右气室自由膨胀,中间态：非平衡态,末态：平衡态,对于绝热自由膨胀过程：Q=0,向真空膨胀：A=0,由热力学第一律,E1=E2,T1=T2,对于真实气体：,分子力以引力为主时,T2T1,思考：绝热自由膨胀是否是等温过程？,绝热自由膨胀的初态与末态的温度相等,三、节流过程,气体在绝热条件下，从大压强空间经多孔塞缓慢迁移到小压强空间的过程称为节流过程或焦耳-汤姆逊效应,对真实气体，节流膨胀后温度发生变化。正焦耳-汤姆逊效应：节流膨胀后温度降低；负焦耳-汤姆逊效应：节流膨胀后温度升高。,对理想气体经历节流过程：,这说明理想气体经历节流过程后温度不变。,真实气体经历节流过程后温度变化说明分子间存在相互作用的势能。,实验的应用：干冰的制作。使高压二氧化碳从阀口的小孔喷射出来，从而使温度降低，制成干冰。,例1如图，对同一气体，1为绝热过程，那么2和3过程是吸热还是放热?,解：对于1绝热过程，有,对2过程,吸热,对3过程,放热,例2一定量的理想气体，经历abc过程，该过程是吸热还是放热？,解：对于等温过程，有,对于abc过程,吸热,等压过程，体积增大，温度升高，内能增加,例3如图，同一气体经过等压过程AB,等温过程AC，绝热过程AD。问(1)哪个过程作功最多?,解：,A到B过程作功最多,(2)哪个过程吸热最多？,等温过程：,绝热过程：,等压过程吸热最多,(3)哪点温度最高,三个过程中的功,三个过程吸收的热量,例4一气缸中贮有氮气，质量为1.25kg。在标准大气压下缓慢地加热，使温度升高1K。试求气体膨胀时所做的功、气体内能的增量E以及气体所吸收的热量Q。,因i=5,所以CV,m=2.5R，可得,解：因过程是等压的，得,例5质量为2.810-3kg、温度为27、压强1atm的氮气，先使之等压膨胀到原来体积的两倍；再在容积不变下，使压强加倍，最后做等温膨胀，使压强降低至1atm。,求：整个过程中的功，热量及内能的变化。,解：所有过程都是准静态过程，如p-V图所示。,已知初始态,由理想气体状态方程可以得出,例6一定量的某单原子分子理想气体装在密封的气缸内，气缸有活塞。已知初状态,现将气体等压加热，体积膨胀2倍，再等体加热使压强增加2倍，最后做绝热膨胀直到温度下降到初态温度。,求：,(1)在pV图上将整个过程表示出来(2)整个过程中内能的改变(3)整个过程中气体吸收的热量(4)整个过程中气体所做的功,解：（1）整个过程由等压膨胀、等体升压和绝热膨胀组成.,（2）由题意，初态温度等于末态温度，内能的改变量为零.,（3）整