第十章 热力学.ppt

1、第十章 热力学基础,一、教学基本要求:,掌握功和热量的概念。理解准静态过程，掌握热力学第一定律。能分析计算理想气体等容、等压、等温和绝热过程中的功、热量、内能的改变量，热容量及卡诺循环等简单循环的效率。了解可逆过程和不可逆过程，了解热力学第二定律及其统计意义,第十章 热力学基础,二、基本概念及基本规律,平衡态：描述热力学系统的宏观参量P、V、T不随时间变化的状态。,准静态过程：在过程进行中的每一时刻，系统的状态都无限接近于平衡态。,可逆过程：外界条件改变无穷小的量就可使过程反向进行，其结果是系统和外界能同时回到初态。无损耗的准静态过程是可逆过程。,热容量：系统温度每升高1K所需要的热量。,定压

2、摩尔热容：,定容摩尔热容：,理想气体的摩尔热容：,迈耶公式：,热量：系统与外界或两个物体之间由于温度不同而交换的热运动的能量。热量是过程量与具体过程相联系。,功：准静态过程系统对外所做的体积功为,体积功是过程量，与具体过程相联系。,热力学第一定律：,物理意义：热力学第一定律是能量守恒定律在有内能变化过程中的具体表述，它表示热力学系统的内能，与外界交换的热量和外界之间的功三者之间的变化规律。,热力学第二定律：,克劳休斯表述：热量不能自动的从低温物体传向高温 物体。,开尔文表述：其唯一效果是热全部转变为功的过程是不可能的。 物理意义：热力学第二定律描述了热力学系统变化的方向性，从微观意义上讲，自然

3、过程（实际能发生的过程）总是沿着使系统内的分子运动向更加无序的方向进行。从宏观上讲自然过程都是不可逆的。,等容过程的相关公式：,等压过程的相关公式：（P不变）,等温过程的相关公式：（T不变）,绝热过程的相关公式：（dQ=0）,绝热过程方程（泊松方程）,循环过程的相关公式：,特征：系统经循环过程，回到初态。故,热循环（正循环）：,系统从高温热源吸热Q1，向低温热源放热Q2。对外做功Q1-Q2,效率为：,注意：A为系统对外做的净功，Q1为从高温热源的吸热值，Q2为向低温热源的放热值，在计算效率时Q1、Q2均取绝对值。,制冷循环：（逆循环）：,外界对系统做功A，使系统从低温热源吸热Q2，向高温热源放

4、热Q1=Q2+A。,制冷系数为:,卡诺循环：系统只和两个恒温热源进行热交换的准静态循环过程是卡诺循环。（在PV图上由两条等温线，两条绝热线构成的循环过程）,卡诺正循环的效率：,例题1,1、在下列说法中，那些正确（ ） 可逆过程一定是平衡过程。 平衡过程一定是可逆过程。 不可逆过程一定是非平衡过程。 非平衡过程一定是不可逆的。 （A） ， （B）， （C）， （D），,例题2,2、关于热功转换和热量传递过程，有下面一些叙述（ ） 功可以完全变为热量，而热量不能完全变为功。 一切热机的效率都只能小于1。 热量不能从低温物体向高温物体传递。 热量从高温物体向低温物体传递是不可逆的。 以上这些叙述（

5、） (A)只有正确。 （B）只有正确。 (C)只有正确。 （D）全部正确。,例题3,3、一定量的理想气体分别由初态a经过程ab和初态a经过程acb到达相同的终点b，如图2.5所示。则两个过程中气体从外界吸收的热量Q1 、Q2的关系（ ） （A）Q10，Q1Q2 （B）Q10，Q1Q2 （C）Q10，Q1Q2 （D）Q10，Q1Q2,例题4,例题5,例题6,6、“理想气体只与单一热源接触经历某一循环后，吸收的热量Q（Q 0）全部用来对外做功A(A 0）。”对此说法，有如下几种评论，哪种正确（ ） (A)不违反热力学第一定律，但违反热力学第二定律。 (B)不违反热力学第二定律，但违反热力学第一定律

6、。 (C)不违反热力学第一定律，也不违反热力学第二定律。 (D)违反热力学第一定律，也违反热力学第二定律。,例题8,例题9,9、 下列理想气体各过程中可能发生的是（ ） A内能减少的等容加热过程。 B吸收热量的等温压缩过程。 C吸收热量的等压压缩过程。 D内能增加的绝热压缩过程。,例题10,10、给定的理想气体（比热容 为已知），从标准状态（P0、V0、T0）开始，做绝热膨胀，体积增大到三倍，膨胀后的温度T=_；,例题11,11、足球胆的容积是2500 cm3，用打气筒每次将体积为125 cm3的1标准大气压的空气打进去。若球胆内原无空气，则打了四十次后球胆内部的压强为_Pa.,此过程可近似为

7、等温变化,例题12,12、对于20的氮气，在等压膨胀过程中，对外所作的功与从外界吸收的热量之比等于为 _,等压过程吸热,由物态方程，等压过程,例题13,13、某理想气体，从PV图上的初态a经历或过程到末态b，其中虚线是绝热线，则过程中，系统_热；过程中，系统_热,例题14,14、如图所示，abcda为1mol单原子分子理性气体的循环过程，求： 1）气体循环一次，在吸热过程中从外界吸收的热量？ 2）气体循环一次，对外做的净功？,吸热过程为ab和bc ab为等容过程,bc为等压过程：,2.一次正循环，系统对外的净功等于PV曲线围成的面积：,吸收的总热量为：,例题15,15、1mol氧气，进行如图所示的循环过程abcda，其中ab为等容加热过程，bc为等温膨胀过程，ca为等压压缩过程。求循环过程中：（1）所作的净功;(2)循环的效率;,（1）ab为等容加热过程，功为0。 bc为等温膨胀过程：,ca为等压压缩过程,例题16,解：23等温变化,31等容,12 等压,例题17,解：ab等压,bc等容,ca等温,由热力学第一定律，一个循环的净功为：,一个循环的效率为：,例题18,解：ab等容,cd等容,吸热过程系统吸收的热量:,bc,d