物理第八章熱力學課件

1、三熱量（過程量通過傳熱方式傳遞能量的量度，系統(tǒng)和外界存在溫差而發(fā)生三熱量（過程量通過傳熱方式傳遞能量的量度，系統(tǒng)和外界存在溫差而發(fā)生的能量傳遞功與熱量的異1）2）4.181，1J0.243）物理本質(zhì)（能量轉換）.功熱分子熱運動能分子熱運動能分子熱運動能宏觀運動能T1 8-一內(nèi) 能 （狀態(tài)量理想氣8-一內(nèi) 能 （狀態(tài)量理想氣體內(nèi)能,表征系統(tǒng)狀態(tài)的單值函理想氣體的內(nèi)能僅是溫度的函數(shù) 系統(tǒng)內(nèi)能的增量只與系統(tǒng)起始和終了狀關，與系統(tǒng)所經(jīng)歷的過程無關Ei 2E i 2二熱力學第一定QEW二熱力學第一定QEW另一部分使系統(tǒng)對外界做.QE2dQdEdW dE 微小過準靜態(tài)過QE2 E1Wp1*V2 QEW物理

2、意1）.是不可能制成的 第一類2）QEW物理意1）.是不可能制成的 第一類2）.QW+系統(tǒng)吸內(nèi)能增系統(tǒng)對外界做系統(tǒng)放內(nèi)能減外界對系統(tǒng)做第一定律的符號規(guī)8-理想氣體的等體過程和等壓摩爾熱pV 8-理想氣體的等體過程和等壓摩爾熱pV （理想氣體的共性dQdEQE2i（3）ERT（理想氣體的狀態(tài)函數(shù)2各等值過程的特性 解決過程中量轉計算各等值過程的熱量、功和內(nèi)能的理等等等絕WQ等等等絕WQ一體熱V dW 特dV一體熱V dW 特dVE i 2i dE 2熱力學第一定Ep(p2,V,T2(p1,V,1)iE 熱力學第一定2摩爾定體熱容理想氣體iE 熱力學第一定2摩爾定體熱容理想氣體在等體過程中收的熱量

3、 dQV，使溫度升其摩爾定體熱容 CVdQV CVi ECQVVV2二等壓過摩爾定壓熱p 常W p(V2二等壓過摩爾定壓熱p 常W p(V2功R(T2 T1) iE 12Qp EW i RR熱一pp (p,V1,T1)(p,V2,T2W理想氣體在等壓過程中摩爾定壓熱容收的熱量，溫度理想氣體在等壓過程中摩爾定壓熱容收的熱量，溫度升高dT，其摩爾定壓熱容CpCpdTCp 理想氣理想i i RRCp Rp2 i 定體摩爾熱V2i2 i 定體摩爾熱V2i2定壓摩爾熱Cp2摩爾定壓熱容和摩爾定體熱容的摩爾熱容比（比熱容比 Cp i212iiCp CV 8-一等溫過T常特過程方pV EQT8-一等溫過T常

4、特過程方pV EQT Ep QVTV1熱力學第一定p1 (p1,V1,T(p2,V2,T pRTdVpV2RTln 二絕熱過與外界無熱量交換的過Q特QETW 2二絕熱過與外界無熱量交換的過Q特QETW 2VaV11CV(T2 Ei 2熱一1(p ,V ,T (p2,V2,T2V2 由熱力學第一定律Wa Wa CV(T1T2i RT 由熱力學第一定律Wa Wa CV(T1T2i RT RT 122若已p1,V1p2,V2(p1V1 p2V2pV W 從aVRRW (pV pV aC pV p1V1 1(1,1,1)(p2,V2,T2V2 絕熱過程方程的推dW dQ0,pdVCV絕熱過程方程的推d

5、W dQ0,pdVCVpV VVdV 分離變量VRT1 1 VV1T 常量 pV 常量 p 1T常量1(Q(p2,V2,T2V2 絕熱過程曲線的斜三絕和等溫pVpV1dVVdp絕熱過程曲線的斜三絕和等溫pVpV1dVVdp(dpaVA等溫過程曲線的斜pdVVdp (dpTVA于等溫線的斜率絕對值TQCp aB的氫氣，最初的壓強為1.013105 5 例溫度20，求在下列過程中，把氫氣壓縮為原體1/10 需作的功1）等溫過程，2的氫氣，最初的壓強為1.013105 5 例溫度20，求在下列過程中，把氫氣壓縮為原體1/10 需作的功1）等溫過程，2）.3）這兩過程后，氣體的壓強各為多解1） RTl

6、nV2 2.801041212）(iiT2 T1(V1)12 Tp T12o V VV V TQT2CV(T2 12 20.44Jmol1 KT2CV(T2 12 20.44Jmol1 K1 4.701043） p (V1 )1.01310621V 2 p 2.551061)對絕熱過程12V22 Tp T12o V VV V TQ例氮氣液化把氮氣放在一個絕熱的開始時,氮氣的壓強為50個標準大氣壓、溫例氮氣液化把氮氣放在一個絕熱的開始時,氮氣的壓強為50個標準大氣壓、溫度為經(jīng)急速膨脹后,其壓強降1個標準大氣壓,從而使氣液.試問此時氮的溫度為多?解 氮氣可視為理想氣體p1 501.013105其液

7、化過程為絕熱過程T11.013105 i2 iipT (2)21V1T 常量 pV 常量 p 1T常量8-循環(huán)過卡諾循熱機發(fā)展簡1698年薩維利和1705年紐可8-循環(huán)過卡諾循熱機發(fā)展簡1698年薩維利和1705年紐可門先后發(fā)明了蒸汽機當時蒸汽機的效率極,1765年瓦特進行改進人們一直在為提高熱機的效率而大大提高了效率 力從理論上研究熱機效率問題一方面指明了另一方面也推動了熱學理論的發(fā)展 效率的方向各種熱機的效液機火柴油蒸汽：持續(xù)地將熱量：持續(xù)地將熱量轉變?yōu)楣Φ臋C器 熱工作物質(zhì)（工質(zhì)）：熱機中被利用來吸收熱并對外做功的物質(zhì) 冰箱循環(huán)示冰箱循環(huán)示意一循環(huán)過系統(tǒng)經(jīng)過一系列變化狀態(tài)過程后，又回到原狀

8、態(tài)的過程一循環(huán)過系統(tǒng)經(jīng)過一系列變化狀態(tài)過程后，又回到原狀態(tài)的過程叫熱力學循環(huán)過.E特Q熱力學第一定凈功 W Q1總吸總放（取絕對值cWB二熱機效率和致冷機的致冷熱熱機（正循環(huán)）W 二熱機效率和致冷機的致冷熱熱機（正循環(huán)）W 熱機效1Q Q2 低溫熱W高溫熱WV Bp高溫熱Ac致冷WdBoVV低溫熱B致冷機（逆循環(huán)）W致冷機致冷系p高溫熱Ac致冷WdBoVV低溫熱B致冷機（逆循環(huán)）W致冷機致冷系QeQe Q2W1氦氣經(jīng)的循環(huán)過程2p1, 1氦氣經(jīng)的循環(huán)過程2p1, .各過程中氣體吸收的熱量和熱機的效解由理想氣體物態(tài)方程T2 T3 T4 CV(T2 T1)Q23Cp(3 T2)1Q23 C1Q34

9、Q41Q23 C1Q34Q41Cp(T1T4)Q1 CCp CV W(p2p1)(V4V1)p1V1WQ 1121(3V21三卡諾循年法國的年青工程師卡諾提出一個工作在給出了熱機效率卡諾循環(huán)熱源之間的理想三卡諾循年法國的年青工程師卡諾提出一個工作在給出了熱機效率卡諾循環(huán)熱源之間的理想理論極限值兩個準靜態(tài)等溫兩個準靜態(tài)絕熱組卡諾卡諾熱低溫熱WT12Vo WD2理想氣體卡諾循環(huán)熱機效率的ABCD等理想氣體卡諾循環(huán)熱機效率的ABCD等溫膨絕熱壓VRT Q 21ab1V1AB等溫膨脹吸卡諾循T1 Vo abWD2Q 11V1RT Q22V4V1TVV213231Q 11V1RT Q22V4V1TVV2

10、13231Q2 1T1 V1TV1214DABC CDT1 Vo abWD2 卡諾熱機效ln1Q2 1T1 卡諾熱機效ln1Q2 1T1 卡諾熱機效率與工作物質(zhì)無關，只與兩個熱源的溫度有關，兩熱源的溫差越大，則卡諾循環(huán)的效率越高 .1T1 abVo WD2卡諾致冷機（卡諾逆循環(huán)卡諾致冷卡諾致冷機（卡諾逆循環(huán)卡諾致冷e卡諾致冷機致冷低溫熱WT WDCo圖中兩卡諾循121圖中兩卡諾循1212122W 28-熱力學第二定律的表卡諾定第二定律的提12功熱轉換的條件第一定律無法說明熱8-熱力學第二定律的表卡諾定第二定律的提12功熱轉換的條件第一定律無法說明熱傳導的方向性、氣膨脹的不逆性問題第一定律無法說

11、明一熱力學第二定律的兩種1開爾文說法：不可能制造出這樣一種環(huán)工作的熱機，它只使單一熱源冷卻來做功，何變.E卡諾熱低溫熱WT E卡諾熱低溫熱WT 2等溫膨脹過程是從單一熱源吸熱作功，而不放出熱量給其它物體,但它Wp1(p1,V1,T1(p2,V2,TW2克勞修斯說法：不可能把熱量從低溫物體.動傳到2克勞修斯說法：不可能把熱量從低溫物體.動傳到高溫物體而不引起外界的變卡諾致冷Q雖然卡諾致冷機能把熱量從低溫物體移至物體，但需外界作功且使環(huán)境發(fā)生變.低溫熱源W高溫熱源 T1 WDo1熱力學第二定律是大量實驗1熱力學第二定律是大量實驗和經(jīng)驗的結2熱力學第二定律開爾文說法與克勞修斯法具有等效3熱力學第二定

12、律可有多種說法，每一種法都反映了自然界過程進行的方向.二可逆過程與不可逆過可逆過在系統(tǒng)二可逆過程與不可逆過可逆過在系統(tǒng)狀態(tài)變化過程中,如果逆程能重復正過程的每一狀態(tài)而不引起其他變化這樣的過程叫做可逆過.準靜態(tài)無摩擦過程為可逆過不可逆過程：在不引起其他變化的條件下能使逆過程重復正過程的每一狀態(tài)，或者雖能重復但必然會引起其他變化，這樣的過程叫做不可逆過程可逆過程的條準靜態(tài)過程（無限緩慢的過程），且力、粘滯力不可逆過程：在不引起其他變化的條件下能使逆過程重復正過程的每一狀態(tài)，或者雖能重復但必然會引起其他變化，這樣的過程叫做不可逆過程可逆過程的條準靜態(tài)過程（無限緩慢的過程），且力、粘滯力或其他耗散力作功量耗散的不可逆過程 .熱力學第二定律的自然界一切與熱現(xiàn)象有關的