[2018年最新整理]13-1准静态过程功热量.ppt

第 十 三 章 热 力 学 基 础　 * ◆从能量观点出发，以大量实验观测为基础，研究热、功和其他形式能量之间的相互转换及其转换过程中所遵循的宏观基本规律及应用。 ■研究对象 ■热力学方法 ◆研究对象是大数量分子的集合体，研究宏观性质，所得结论具有统计意义。 ◆只考虑变化前后的净结果，不考虑物质的微观结构和反应机理。 熵、熵增加原理 热力学第一定理、内能 理想气体的等体过程和等压过程、摩尔热容 理想气体的等温过程和绝热过程 循环过程、卡诺循环 热力学第二定理的表述、卡诺定理 准静态过程、功、热量 热力学第二定理的统计意义 主要内容 13－1 准静态过程、功、热量 一、准静态过程 二、功 三、热量 本节内容 * 一、准静态过程 1、几个概念 在科学研究时必须先确定研究对象，把一部分物质与其余分开，这种分离可以是实际的，也可以是想象的，这种被划定的研究对象称为系统（或称热力学系统、工作物质） 理想气体 (2)外界： 1）系统是有限的，不是无限的。 注： 2）对于我们所研究的理想气体而言，系统是必须具有大量分子的气体。 系统和外界的相互作用：物质交换；能量交换 系统和外界的能量交换：作功；热传递 (1)系统： 与体系密切相关、有相互作用或影响所能及的部分称为环境。 * ■根据外界的条件将系统分类 ◆与外界无任何相互作用 孤立系统 ◆与外界虽无物质交换，但有能量交换 封闭系统 ◆与外界既有物质交换，又有能量交换 开放系统 ◆与外界有作功，但无热量交换 绝热系统 * (3) 平衡态 ◆平衡态： 不受外界影响的系统，其宏观性质（p、V、T)不随外界条件 的变化而变化的状态。 ◆状态参量： 描述平衡状态的物理量（ p、V、T)。 ◆状态方程： 理想气体系统处于平衡态时，各状态参量之间的关系 * 2、准静态过程（理想化、抽象化的过程） ■热力学过程是指状态随时间变化的过程，过程分类： ◆按系统与外界的关系分类： 自发过程：无外界帮助，系统的状态改变 非平衡态 到平衡态： 非自发过程：有外界帮助，系统的状态改变 ◆按热力学过程中经历的各个状态的性质分类： 准静态过程（平衡过程）： 从一个平衡态到另一平衡态所经过的每一中间状态均可近似当作平衡态的过程 。即初态，末态，每个中间态都可近似看成是平衡态。 非准静态过程（非平衡过程）： 只要一个状态不是平衡态，则整个过程就是非准静态过程： * ◆按过程的特征分类（讨论公式Q＝W＋?E中的各量是否为0）： 等体过程：V＝恒量，即dV＝0，W＝0 等压过程：p＝恒量，即dp＝0 等温过程：T＝恒量，即dT＝0，?E＝0 绝热过程：Q＝0 循环过程：?E＝0 * 气体 活塞 砂子 2）、准静态过程是一种理想过程，是理想化的抽象，当实际过程进行得无限缓慢时，各时刻系统的状态就无限地接近于平衡态，该过程便是准静态过程。 （例：压缩过程） 1）、实际的热力学的过程是非平衡过程，即实际上是不存在严格的准静态过程的。（例：压缩过程） 注： * 平衡态2 （P2,V2,T2) 平衡态1 （P1,V1,T1) P1 P2 V1 V2 P V O 过程曲线 3）、准静态过程的表示：准静态过程在p - V 状态图中用一条连续曲线来表示，称为过程曲线。 ◆参数表示：平衡态可以用两个状态参量来表示，因为另外一个可以用物态方程求出，通常用（ p、V）来表示一个平衡态 pV图上一个点，表示一个平衡状态 pV图上一条线，表示一个平衡过程（准静态过程） ◆非平衡状态，非平衡过程不能在pV图上表示出来，因为非平衡态不满足物态方程，不能用两个状态参量来描述，而且非平衡态的宏观性质一般是不均匀的。 ◆ p－V图表示： * 二、功（过程量） 热力学系统体积改变时对外所做的机械功称为体积功， 用W表示，单位焦耳（J）。它是引起热力学系统的状态变化的方式之一。 ■概念： pS ■大小： dW=F·dl=pS·dl 即 dW=p·dV A到B的总功 注： 1)、系统所做的功为p－v图上过程 曲线下面的面积。 2)、膨胀，系统对外做正功，W﹥0； 压缩，系统对外做负功，W ﹤ 0。 3)、功是过程量，既与始末状态 有关，也与变化过程有关。 2 (P2 ,V2,T2 ) 1(P1,V1,T1 ) p p2 O V2 V p1 V1 dV pdV * 三、热 量（过程量） 系统和外界之间存在温差而传递的能量，通过传热方式传递能量的量度，用Q表示，单位焦耳（J）。它也是引起热力学系