【物理化学】2-10气体可逆膨胀压缩过程,理想气体绝热可逆过程方程试.ppt

* §2- 10 气体可逆膨胀压缩过程， 理想气体绝热可逆过程方程 1、气体可逆膨胀压缩过程 下面以理想气体的分步恒温膨胀（压缩）过程来计论过程功有何不同。 积分得体积功的一般计算式: 气体恒温膨胀过程的不同途径的体积功 a: 返回下下张幻灯片 例1 请同学们自己分析: 按 3 种途径进行对应的一步压缩, 三步压缩和无限多步压缩使系统状态复原, 哪种途径消耗的压缩功最小？ 该压缩功与最大膨胀功有何关系？ 结论一 : 当始, 终态确定的条件下, 功与途径有关. 其中无限多步膨胀途径, 系统对环境作最大功！功是途径函数！ 结论二 :当始, 终态确定的条件下, 逆向的无限多步压缩途径, 环境对系统作最小功! 并且与膨胀时的最大功相等! 3. 可逆体积功 可逆过程的定义: 在一系列无限接近平衡条件下进行的过程, 热力学中称为可逆过程. 可逆过程的条件: 系统内外的强度性质只能相差无限小, 且无摩擦力. T = T(环) ? dT (非绝热时) —系统与环境间无限接近热平衡 p = p(环) ? dp (非刚壁时) —系统与环境间无限接近力平衡 ……………… (其它强度性质视过程类型而定) 可逆过程的特性: 过程无限慢, 时间无限长; 系统对环境作功最大, 环境对系统作功最小; 正向逆向功相抵(热亦然), 系统环境都复原. 可逆过程是理想化的, 其意义在热力学第二定律中十分突出; 自然界中发生的实际过程都是不可逆过程. 发生不可逆过程后, 无法在使系统状态复原时, 也使环境的状态复原. 此时环境状态必然发生了对应于功转化为热的变化(混乱度增大了). 时间之矢不回返！ 可逆体积功: (“ +”压缩, “－”膨胀) 用内压代替外压求可逆体积功; p = f(V)关系视具体途径而异. a 虽然 pdV 中仅包含状态函数 p 和 V , 可逆体积功的大小仍与具体的可逆途径有关. 2 p V V1 V2 1 b 可逆途径 a: p = f1(V) 可逆途径 b: p = f2(V) 对理想气体, 恒温, 可逆过程 p = f(V) = nRT/V p V V1 V2 1 2 恒外压途径 恒容过程 ?V = 0 自由膨胀过程 p(环) = 0 凝聚系统(不含气相) ?V ? 0 恒压过程 可逆过程 体积功的计算式小结: 例2 体积功为零的几种过程: 恒容过程 刚性容的化学反应 自由膨胀过程气体向真空膨胀 凝聚系统相变过程 体积变化忽略不计 例3 例4 例5 例6 例7 例10 例11 可逆过程的 p = f(V)关系称为可逆过程方程, 随具体途径而异; 对理想气体可逆恒温过程 p = nRT/V. 2 理想气体绝热可逆过程方程 可逆膨胀或压缩过程是在系统内外压力相差无限小的条件下进行的, 可用内压代替外压求可逆体积功. 1. 理想气体可逆绝热过程方程 dQ = 0, dU＝dW, 　 理想气体 dU = nCV, mdT 过程可逆 dW＝－pdV nCV, mdT ＝－pdV dlnT = (1－γ) dlnV *