高等普通物理学.pptx

第六章;教学基本要求;§6－1热力学第一定律;2）非静态过程——过程进行

每一中间状态都是非平衡态。;1、功

如气体压力功、液体表面张力功、电磁功等。;;（2）功图示法;2、热量;三、热力学第一定律;讨论:：;对于非静态过程，不能应用来计算功，而是经过Q、??之差来计算：;一、等容过程定容摩尔热容CV;今引入定容摩尔热容概念：

1mol气体在体积不变且没有化学反应与相变条件下，温度改变1k所吸收或放出热量，以CV表示：;单原子气体i=3,;等容过程中能量转换关系为：;定压摩尔热容CP：

1mol气体在压强不变且没有化学反应与相变条件下，温度改变1k时所吸收或放出热量。;对于有限等压过程，其能量转换关系为：;CP与CV之比，称为比热容比，以表示：;气体摩尔热容实验数据;表中所列数据表明：;三、等温过程;P;对有限过程，则有;在P－V图上，同一气体绝热线要比等温线陡：从同一初态A开始，作一样体积压缩，绝热过程压强增加得多，;[例]3.2克氧气储于有活塞圆筒内,初态P1=1.0atm，V1=1.0l,气体在等压下加热,体积增大至原来2倍,然后等容加热,使压力加倍最终绝热膨胀，使温度回到初始值,求各过程对气体传递热量,气体所作功及内能改变(视为理想气体)。 ;Ⅱ?Ⅲ：A1=0;Ⅲ→Ⅳ:;[例]体积为30升圆柱形容器，口端有一突出

边缘可阻止上下自由滑动活塞脱离，容器内盛有

温度为127°C1mol单原子分子理想气体。若容器

外大气压为1标准大气压，气温为27°C。;故，气体降温过程分为两个阶段：;等压降温:;[例]圆如图所表示，设有5mol氢气，最初压强为1.013×105Pa,温度为20℃,求在以下过程中，把氢气体积压缩为原来1/10需要做功(1)等温过程；(2)绝热过程;A`=5×8.31×293×ln(1/10)=-2.8×104(J)

式中符号表示外界对系统做功;;§6－3循环过程卡诺循环;二、卡诺循环;２、卡诺循环过程中能量转换关系;c?d等温压缩,;整个循环过程，气体对外作净功为:;由绝热过程方程：;代入效率公式:;（2）卡诺制冷机及制冷系数;制冷机功效以制冷系数表示：;[应用实例]压缩型制冷机工作示意图;液态氨从低温源吸热而蒸发，??成蒸气，同时低温源温度降低，最终氨蒸气被吸入压缩机，以进行下一循环。;热泵——冬天将室外大气作为低温源，室内作为高温源，进行上述制冷循环，可使房间变暖。;[例]图中所表示是一定量

理想气体一个循环过程，由

它T—V图给出。其中cA为

绝热过程，状态A（T1，V1），

状态B（T2，V2），为已知。

求该循环效率。;B→C是等容冷却过程，系统对外放热;由绝热方程：;[例]320克氧气（视为理想气体），作如图

abcda循环，设V2=2V1，ab为等温过程，

T1=400K；cd也为等温过程，T2=300K；;;一个系统从某一状态出发，经一过程抵达另一状态，若存在另一过程，使系统返回初始状态，同时消除了原过程对外界产生一切影响，则原过程称为可逆过程。反之，则原过程就是不可逆过程。。;2）理想无摩擦、无损耗准静态过程是可逆过程。;二、卡诺定理;卡诺定理指出了提升热机效率路径：;1、问题提出;2、热力学第二定律两种表述;(2).克劳修斯表述:;§6－5熵;二、熵函数S引入;表明在卡诺循环中，热温比总和等于零。;如图，在状态a、b间可组成任一可逆循环，则;于是能够引入系统状态函数——熵，并以S表示,;三、自由膨胀不可逆性;在等温膨胀过程中，系统熵变为：;四、玻尔兹曼关系;比如：;§6－6熵增加原理热力学第二定律统计意义; 上述两个物体就组成了一个封闭系统，作为整个系统而言，过程是绝热。; 总之,发生在封闭系统中任何不可逆过程，都会造成整个系统熵增加。系统总熵只有在可逆过程中才保持不变——熵增加原理。;[例]将１千克20°C水放到100°C炉子上加热，最终到达100°C(水比热是4.18?103J/kg?K),求水和炉子熵变?S水、?S炉。;对整个升温过程，有; 炉子在100°C供给水热量，这一不可逆过程可设计一可逆等温过程。;二、热力学第二定律统计意义;三个分子时，分子分布全部可能状态为：;热力学系统内部发生过程总是由几率小宏观状态向几率大宏观状态进行，亦即由包含微观状态数