热力学 研究热运动的宏观理论.ppt

1、第八章，热力学，研究热运动的宏观理论，研究由大量微观粒子组成的热力学系统。研究方法：以实验总结的热力学定律为基础，从能量转换的角度研究系统状态变化过程中的热、功和能量转换规律。研究过程：准静态过程(即平衡过程)，8.1热力学第一定律和一般热力学过程，8.2循环过程和卡诺循环，8.3热力学第二定律和不可逆过程，8.4熵和熵增加原理，8.5热力学第二定律的统计意义，8.1热力学第一定律和一般热力学过程，1。热力学过程，它定义了系统状态变化的过程，包括每一个微观过程都是一个平衡过程，而非准静态过程是：系统经历了一系列非平衡过程，表明(1)准静态过程是一个理想过程；(3)准静态过程可以用状态图上的曲线

2、来表示，如图所示。(2)除了一些极快的过程(如爆炸过程)，实际过程在大多数情况下可视为准静态过程；实际过程是非准静态过程，但只要该过程比系统的弛豫时间长得多(无限慢)，它就可以被视为准静态过程。例如，实际气缸的压缩过程可视为准静态过程。平衡状态，2。热力学中的基本物理量。测量工作状态的变化，当系统从初始状态、最终状态和dV 0时，气体膨胀，气体对外做功；dV 0，气体被压缩，外界对气体做正功。气体向外微过程的基本功：V2，体积V1V2，准静态过程的体积功：在p-V图上，功是曲线下的面积，曲线下的面积，(气体向外的功)，不同的过程，功是不同的，所以功是过程量。测量热量的状态变化、热量的性质、热传

3、递过程中由于不同温度而传递的热量运动能量；它是通过分子的随机热运动来实现的；3.问与答的异同，同一点：都是过程量；已经改变了系统的状态。区别在于功是通过物体的宏观位移来完成的；规则的宏观机械运动能量转化为系统中分子的不规则热运动能量，导致系统内能发生变化。规则能量和不规则能量。内能定义：为由热力学系统内部状态决定的能量，是系统状态的单值函数，与过程无关。理想气体的内能：热传递是通过分子热运动的频繁碰撞来实现的。系统外分子的不规则热运动被传递给系统内分子，这加剧了它们的热运动，并引起系统内能的变化。不规则能量，不规则能量。q和a的区别，第三，热力学第一定律，建立了一个热力学系统，从状态I到状态I

4、I，内部能量来自E1E2，系统吸收q的热量，并做外部功a，然后，它被能量守恒，也就是说，系统从外部吸收的热量，一部分增加它的内部能量，而另一部分则用来向外部做功。适用于所有过程、所有系统、热力学第一定律、小过程和系统吸热；该系统释放热量，并且该系统向外界工作；当外界对系统起作用时，系统的内部能量增加；系统的内能降低。如果它是准静态的，如果它是理想气体，如果它是准静态的，它就是能量守恒和转换定律，包括热现象；另一种描述：第一种永动机是不可能实现的；只要求系统的初始状态和最终状态是平衡的，过程中经历的状态不一定是平衡的；适用于任何系统；热力学第一定律！解决方案：Q=E2-E1 A流程abc3360

5、800=E2-e1500流程cda: Q=E2-E1-300=300 -300=0，正确的解决方案是：流程abc3360800=EC-ea500ec-ea=300流程cda:例8.1.1流程abc :吸收800J热量，外部工作500J在cda:过程中，外界在气体上工作300焦耳。问：cda是吸热过程还是放热过程？解决方案： Q=E2-E1 A，流程abcda吸热：示例8.1.2流程abc吸热700J，问：流程abcda吸热多少？过程abc3360700=EC-eaaabc，q=ea-eaaabcda=aabcda=aabc-34102，曲线abc下的区域，因此过程abcda吸收热量：q=aab

6、c-12102=-500j，=aabcada，解决方案：过程ab:aab=405.2j，eab=，=-506.5j，qab=eabaab=-101.3j，过程bcab abca在整个过程中所做的净功：a=aabbaca=405.2-202.60=202.6j或a=ABC的面积，=202.6j，Eca=，=0，物质的热容：当一个系统的温度上升dT时，吸收的热量为dQ，那么系统的热容是：当温度上升(或下降)1度时，一摩尔物质吸收(或释放)的热量，称为物质的摩尔热容c。与流程相关，可以大于0、小于0或等于0。1摩尔气体，保持体积不变，吸收(或释放)热量dQV，升高(或降低)温度dT，则定容摩尔热容量

7、为1。定容摩尔热容CV，热一：dV=0，理想气体的定容摩尔热容：理想气体任何过程的内能是3360！热力学第一定律：热量1:pV=RT，pdV=RdT，2。恒压摩尔热容量Cp，1摩尔气体，保持压力恒定，吸收(或释放)热量dQp，并升高(或降低)温度dT，则恒压摩尔热容量为，理想气体恒压摩尔热容量：3。比热容比(。这是因为在等压过程中，气体不仅要吸收和等压过程一样多的热量来增加其内能，还要吸收8.31焦耳的热量来做外功。=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。以多方过程的摩尔热容c和多方过程的摩尔热容c为常数的准静态过程。加热一：CdT=CVdT pd

8、V (1mol)，由PV=rtpdvdp=RDT，设n为多指数，n为常数，讨论：(1) n=0，等压过程，Cp=CV R，过程方程3360t/v=con；(2) n=1，等温过程，CT=，过程方程： pV=Con(3) n=，等容过程，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：过程方程和状态方程有什么区别？过程方程：前后两个状态的状态参数之间的关系。状态参数之间的关系(p，V，T)。例如，在等温过程中，其过程方程为p1V1=p2V25.热力学第一定律适用于理想气体；1.同体过程，功，吸收的热量，内能增量，V1，特征：伏=碳过程方程：

9、p/T=碳，在同体过程中，系统不对外工作。特性：温度=温度过程方程：温度=温度，2。等温过程，内能增量，功，吸收的热量，在等温膨胀过程中，理想气体吸收的所有热量都用来对外做功；在等温压缩中，外界对气体所做的功转化为气体向外界释放的热量。特征： p=C过程方程：伏安曲线=C，3。等压过程，功，吸收的热量，内能的增加，在等压过程中，理想气体吸热的一部分用来增加内能，另一部分用来对外做功。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陡？也就是说，绝热过程中的压力变化大于等温过程中的压力变化，因此绝热线比等温线陡，绝热线比等温线陡。在等温过程中，差压是由

10、体积变化引起的；在绝热过程中，差压是由体积变化和温度变化引起的。(2)1摩尔标准状态的氧气在保持体积不变的情况下吸收840焦耳，压力将变为。，qv=cv (t-to)，=1.163105pa，1.163105pa，po=1.013105，VO=22.410-3，例8.1.4 (1)氧(被认为是刚性的理想气体分子)在等压膨胀过程中对外做功，然后它从，开始，即，Q=3r To n5 3CV(Tc-To)，Tc=5To，所以该解是CV=21。根据等压过程方程：例8 . 1 . 5 3摩尔气体，To=273K，先等温膨胀为原始体积的5倍，然后将体积加热到初始压力，整个过程气体的吸热为811。绘制pV图并