第一章热力学的基本规律报告.ppt

第一周教学内容（绪论1.1-1.3）： 热力学与统计物理的研究对象，学科特点等； 热力学平衡态及其描述；热平衡定律和温度，物态方程的概念，常见系统的物态方程 利用实验参数求解物态方程的方法，利用物态方程求解实验参数的方法。 重点：热力学平衡态及其描述；物态方程； 难点：物态方程的求解问题。 例题 1.4 §1.9理想气体的卡诺循环 The Carnot Cycle of Ideal Gases 以上对热力学过程进行了讨论，那么由若干过程组成的循环有何特征呢？ 目录 一、循环过程 二、热机和制冷机 三、卡诺循环及其效率 目录 一、循环过程 二、热机和制冷机 三、卡诺循环及其效率 一、循环过程 系统由某一状态出发，经过一系列变换过程后又回到原来的状态，这样的过程称为循环过程。 循环过程的PV曲线为闭合曲线。 一、循环过程 考虑顺时针循环过程a-m-b-n-a： a-m-b：系统对外做功W1，b-n-a：外界对系统做功W2。 循环过程的净功为：系统对外做功。(W1W2) 因为系统内能不变，所以该循环 过程总体上为系统吸热。 a-m-b：系统吸收热量Q1； b-n-a：系统放出热量Q2； Q2Q1； W1-W2=Q2-Q1； 整个循环过程表现为从热源吸收热 量对外做功，称为热机循环。 一、循环过程 考虑逆时针循环过程a-n-b-m-a： a-n-b：系统对外做功W1，b-m-a：外界对系统做功W2。 循环过程的净功为：外界对系统做功。(W1W2) 因为系统内能不变，所以该循环 过程总体上为系统放热。 a-n-b：系统吸收热量Q1； b-m-a：系统放出热量Q2； Q2Q1； W1-W2=Q2-Q1； 整个循环过程表现为通过外界做功 系统对外放热，称为致冷循环。 二、热机与致冷机 热机循环及其效率： 热机：利用工作物质的循环过程不断将部分热量转变为功的装置。 热机的效率： 二、热机与致冷机 致冷机及其致冷系数： 致冷机：利用工作物质的循环过程使热量从低温热源向高温热源传递的装置。 致冷机的致冷系数： 三、卡诺循环及其效率 卡诺循环： 由两个等温过程和两个绝热过程组成。 三、卡诺循环及其效率 卡诺热机的效率： 三、卡诺循环及其效率 卡诺热机的效率： 三、卡诺循环及其效率 卡诺热机的效率： 三、卡诺循环及其效率 卡诺热机的效率： 三、卡诺循环及其效率 卡诺致冷机的致冷系数： 三、卡诺循环及其效率 卡诺致冷机的致冷系数： 三、卡诺循环及其效率 三、卡诺循环及其效率 卡诺循环性能的图形表示： 三、卡诺循环及其效率 卡诺循环性能的图形表示： §1.10热力学第二定律 The Second Law of Thermodynamics 热力学过程必须满足热力学第一定律？ 是否满足热力学第一定律的过程会一定会发生？ 热力学第二定律将给出热力学过程的方向问题！ 目录 一、热力学第二定律的两种典型表述 二、两种表述的等效性 三、自然过程的不可逆性 目录 一、热力学第二定律的两种典型表述 二、两种表述的等效性 三、自然过程的不可逆性 一、热力学第二定律的两种典型表述 克氏表述： 不可能把热量从低温物体传到高温物体而不引起其他变化； 开氏表述： 不可能从单一热源吸热使之完全变成有用的功而不引起其他变化。 一、热力学第二定律的两种典型表述 解读： 1.两种表述都强调了不引起其他变化的前提条件，即，在存在其他变化的情况下，从单一热源吸取热量并将之全部转化为机械功（等温膨胀过程，其他变化是指体积膨胀了），或者热量从低温物体传送到高温物体是可实现的（逆卡诺循环，其他变化是外界的功同时转化为热量传送到高温物体）； 2.两种表述所说的“不可能”，不仅是指不引起其他变化的情况下，而且是指不论采用何种曲折复杂的办法，在全部过程终了后其唯一的最终效果。 一、热力学第二定律的两种典型表述 克氏表述： 不可能把热量从低温物体传到高温物体而不引起其他变化； 一、热力学第二定律的两种典型表述 克氏表述： 不可能把热量从低温物体传到高温物体而不引起其他变化； 目录 一、热容 二、定容热容量 三、定压热容量和焓 四、理想气体的内能 三、定压热容量和焓 定压过程的特点是压强不变，状态参量的特点是外界对系统做功为W=-pΔV。 定压热容量可定量表示为： 三、定压热容量和焓 三、定压热容量和焓 可见，等压过程中系统从外界吸收的热量等于态函数焓的增量，这是态函数焓的重要特性。 对于一般的简单系统，定压热容量是温度T和压强p的函数。 目录 一、热容 二、定容热容量 三、定压热容量和焓 四、理想气体的内能 四、理想气体的内能 内能是系统的一个态函数