热学第八章热力学.ppt

第8章,热力学,研究热运动的宏观理论,研究对象：,大量微观粒子组成的热力学系统。,研究方法：,以实验总结出来的热力学定律为基础，从能量转换角度，研究体系状态变化过程中热、功、能转换的规律。,研究过程：,准静态过程（即平衡过程）,8.1热力学第一定律与常见的热力学过程,8.2循环过程和卡诺循环,8.3热力学第二定律与不可逆过程,8.4熵与熵增原理,8.5热力学第二定律的统计意义,8.1热力学第一定律与常见的热力学过程,一.热力学过程,定义:系统状态发生变化的过程,准静态过程:,系统从初态到末态，在过程进行的每一时刻，系统都无限地接近平衡态。,每一微小过程均是平衡过程,非准静态过程:,系统经历一系列非平衡态的过程,说明,(1)准静态过程是一个理想过程；,(3)准静态过程在状态图上可用一条曲线表示,如图。,(2)除一些进行得极快的过程（如爆炸过程）外，大多数情况下都可以把实际过程近似看成是准静态过程；,O,V,p,实际过程是非准静态过程，但只要过程进行的时间远大于系统的驰豫时间(无限缓慢)，均可看做准静态过程。如：实际汽缸的压缩过程可看做准静态过程。,平衡态,二.热力学中的基本物理量,1.功状态变化的量度,系统从初态,末态,dV0时，气体膨胀，气体对外做正功；,dVCV?这是由于在等压过程中，气体不但要吸收与等体过程同样多的热量来增加内能，同时还须多吸收8.31J的热量来用于对外作功。,=1.67,=1.40,=1.33,单原子,刚性双原子,刚性多原子,理想气体分子,4.多方过程的摩尔热容C,多方过程摩尔热容C为常量的准静态过程。,热一：CdT=CVdT+pdV(1mol),由pV=RTpdV+Vdp=RdT,令,n多方指数,n为常数,讨论：(1)n=0,等压过程，Cp=CV+R,过程方程:T/V=Con;(2)n=1,等温过程，CT=,过程方程:pV=Con;(3)n=,等体过程,CV=iR/2,过程方程:p/T=Con;,(4)n=,绝热过程，CQ=0,过程方程:,摩尔热容,问题：过程方程与状态方程有何区别？,过程方程：前后两个状态的状态参量间的关系。,状态参量(p,V,T)间的关系。,例如：在等温过程，其过程方程就是,p1V1=p2V2,五.热力学第一定律应用于理想气体,1.等体过程,做功,吸收的热量,内能的增量,V1,特征:V=C过程方程：p/T=C,等体过程中，系统对外不作功，吸收的热量全用于增加内能。,特征:T=C过程方程：pV=C,2.等温过程,内能的增量,做功,吸收的热量,在等温膨胀过程中，理想气体吸收的热量全部用来对外做功；在等温压缩中，外界对气体所做的功，都转化为气体向外界放出的热量。,特征:p=C过程方程：V/T=C,3.等压过程,做功,吸收的热量,内能的增量,在等压过程中，理想气体吸热的一部分用于增加内能，另一部分用于对外作功。,4.绝热过程,特征：,过程方程：,等温:pV=C,绝热:pV=C,问题:为什么绝热线比等温线更陡些？,即绝热过程中压强的改变比等温过程中的更大,所以绝热线比等温线陡,绝热线要比等温线陡,等温过程中，dP是由体积改变引起的；绝热过程中，dP是由体积改变和温度变化共同引起的。,(2)标准状态的1mol氧气，在保持体积不变的情况下吸热840J，压强将变为。,QV=CV(T-To）,=1.163105pa,1.163105pa,Po=1.013105,Vo=22.410-3,例8.1.4(1)氧气(视为刚性理想气体分子)在一等压膨胀过程中，对外作功A，则从外界吸收的热量为多少?,解：,即Q=3RToln5+3CV(Tc-To),Tc=5To,于是解得CV=21.1,由等压过程方程：,例8.1.53mol气体，To=273K，先等温膨胀为原体积的5倍，再等体加热到初始压强，整个过程气体吸热量8104J。画出pV图，并求出比热容比。,例8.1.6pb是绝热过程,问:pa和pc是吸热还是放热过程?,于是有Ea-EpEb-EpEc-Ep,知:EaEbEc,显然ApaA