第十一章热力学基础_大学物理.ppt

将热力学第一定律应用于绝热过程方程中，有 二. 多方过程 满足这一关系的过程称为多方过程 (n 多方指数，1n ? ) 可见: n 越大， 曲 线越陡 根据多方过程 方程，有 V p O · 多方过程方程 · 多方过程曲线 功 内能增量 热量 摩尔热容 多方过程中的功﹑内能﹑热量﹑摩尔热容的计算 · 多方过程曲线与四种常见基本过程曲线 · 如图， 一容器被一可移动、无摩擦且绝热的活塞分割成Ⅰ, Ⅱ 两部分。容器左端封闭且导热，其他部分绝热。开始时在Ⅰ, Ⅱ中各有温度为0℃，压强1.013×105 Pa 的刚性双原子分子的理想气体。两部分的容积均为36升。现从容器左端缓慢地对Ⅰ中气体加热，使活塞缓慢地向右移动，直到Ⅱ中气体的体积变为18升为止。 (1) Ⅰ中气体末态的压强和温度。 解 例 求 Ⅰ Ⅱ (1) Ⅱ中气体经历的是绝热过程，则 (2) 外界传给Ⅰ中气体的热量。 刚性双原子分子 又 由理想状态方程得 (2)Ⅰ中气体内能的增量为 Ⅰ中气体对外作的功为 根据热力学第一定律， Ⅰ中气体吸收的热量为 v 摩尔的单原子分子理想气体，经历如图的热力学过程, 例 V p O · · V0 2V0 p0 2p0 在该过程中，放热和吸热的区域。 解 求 从图中可以求得过程线的方程为 将理想气体的状态方程 代入上式并消去 p，有 对该过程中的任一无限小的过程，有 由热力学第一定律，有 由上式可知 ，吸热和放热的区域为 吸热 放热 返回 §11.8 循环过程 一. 循环过程 如果循环是准静态过程，在P–V 图上就构成一闭合曲线 如果物质系统的状态经历一系列的变化后，又回到了原状态，就称系统经历了一个循环过程。 系统（工质）对外所作的净功 1. 循环 V p O Ⅱ Ⅰ · · 2. 正循环、逆循环 正循环(循环沿顺时针方向进行) 逆循环(循环沿逆时针方向进行) （系统对外作功） Ⅰ Ⅱ Q1 Q2 a b V p O 根据热力学第一定律，有 （系统对外作负功） 正循环也称为热机循环 逆循环也称为致冷循环 · · Ⅰ Ⅱ Q1 Q2 a b V p O · · · · 二. 循环效率 在热机循环中，工质对外所作的功A 与它吸收的热量Q1的比值，称为热机效率或循环效率 一个循环中工质从冷库中吸取的热量Q2与外界对工质作所的功A 的比值，称为循环的致冷系数 1 mol 单原子分子理想气 体的循环过程如图所示。 (1) 作出 p?V 图 (2) 此循环效率 解 例 求 c a b 600 2 1 a c 1 600 300 b 2 T(K） V（10-3m3） O V（10-3m3） O p（10-3R） (2) ab是等温过程，有 bc是等压过程，有 (1) p?V 图 ca是等体过程 循环过程中系统吸热 循环过程中系统放热 此循环效率 * §11.1 热力学的研究对象和研究方法 一.热学的研究对象 热现象 热 学 物体与温度有关的物理性质及状态的变化 研究热现象的理论 热力学 从能量转换的观点研究物质的热学性质和其宏观规律 宏观量 二. 热学的研究方法 微观量 描述宏观物体特性的物理量；如温度、压强、体积、热容量、密度、熵等。 描述微观粒子特征的物理量；如质量、速度、能量、动量等。 微观粒子 观察和实验 出 发 点 热力学验证统计物理学，统计物理学揭示热力学本质 二者关系 无法自我验证 不深刻 缺 点 揭露本质 普遍，可靠 优 点 统计平均方法 力学规律 总结归纳 逻辑推理 方 法 微观量 宏观量 物 理 量 热现象 热现象 研究对象 微观理论 （统计物理学） 宏观理论 （热力学） 退出 §11.2 平衡态与准静态过程 理想气体状态方程 一. 系统和外界 热力学系统 热力学所研究的具体对象，简称系统。 外界 系统是由大量分子组成，如气缸中的气体。 系统以外的物体 系统与外界可以有相互作用 例如：热传递、质量交换等 系统 ? ? ? ? 系统的分类 开放系统 系统与外界之间，既有物质交换，又有能量交换。 封闭系统 孤立系统 系统与外界之间，没有物质交换，只有能量交换。 系统与外界之间，既无物质交换，又无能量交换。 二.气体的状态参量 温度(T) 体积(V) 压强(p) 气体分子可能到达的整个空间的体积 大量分子与器壁及分子之间不断碰撞而产生的宏观效果 大量分子热运动的剧烈程度 温标：温度的数值表示方法 国际上规定水的三相点温度为273.16 K 1.定义 在没有外界影响的情况下，系统各部分的宏观性质在长时间内不发生变化的状态。 三. 平衡态 说明 (1) 不受外界影响是指系统与外界不通过作功或传热的方式交换能量，但可以处于均匀的外力场中；