高二物理競賽6-2熱力學(xué)第一定律對于理想氣體準(zhǔn)靜態(tài)過程的應(yīng)用課件

系統(tǒng)體積在狀態(tài)變化過程中始終保持不變。等體過程:等體過程中，系統(tǒng)對外不作功，吸收的熱量全用于增加內(nèi)能。§6-2熱力學(xué)第一定律對于理想氣體一、等體過程氣體的摩爾定體熱容

pOV１２V準(zhǔn)靜態(tài)過程的應(yīng)用即：理想氣體的摩爾定體熱容是一個只與分子自由度有關(guān)的量。1mol氣體在體積不變時，溫度改變1K時所吸收或放出的熱量:摩爾定體熱容等體吸熱內(nèi)能增量適應(yīng)于所有過程。等體內(nèi)能增量說明：等壓過程:系統(tǒng)壓強在狀態(tài)變化過程中始終保持不變。二、等壓過程氣體的摩爾定壓熱容

在等壓過程中，理想氣體吸熱的一部分用于增加內(nèi)能，另一部分用于對外作功。摩爾定壓熱容:1mol氣體在壓強不變時，溫度改變1K時所吸收或放出的熱量又邁耶公式注意：1mol氣體溫度改變1K時，在等壓過程中比在等體過程中多吸收8.31J

的熱量用來對外作功。，叫做熱容比。CVCp熱容比單原子分子351.67雙原子分子571.4剛性多原子分子681.3例題6-1

一汽缸中貯有氮氣，質(zhì)量為1.25kg。在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下緩慢地加熱，使溫度升高1K。試求氣體膨脹時所作的功A、氣體內(nèi)能的增量E以及氣體所吸收的熱量Qp(活塞的質(zhì)量以及它與汽缸壁的摩擦均可略去)。因i=5,所以CV=iR/2=20.8J/(molK)，可得解：因過程是等壓的，得系統(tǒng)溫度在狀態(tài)變化過程中始終保持不變。在等溫過程中，理想氣體吸熱全部用于對外作功，或外界對氣體作功全轉(zhuǎn)換為氣體放出的熱。三、等溫過程例1

將500J的熱量傳給標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下的2摩爾氫。(1)V不變，熱量變?yōu)槭裁?？氫的溫度為多少?2)T不變，熱量變?yōu)槭裁?？氫的P，V各為多少？(3)P不變，熱量變?yōu)槭裁?？氫的T，V各為多少？解：(1)Q=E，熱量轉(zhuǎn)變?yōu)閮?nèi)能(2)Q=A，熱量轉(zhuǎn)變?yōu)楣?3)Q=A+E，熱量轉(zhuǎn)變?yōu)楣蛢?nèi)能例2

一定量的理想氣體，由狀態(tài)a經(jīng)b到達c。(圖中abc為一直線)，求此過程中： (1)氣體對外作的功；(2)氣體內(nèi)能的增量；(

3)氣體吸收的熱量。P(atm)V(L)0321321cba解：P(atm)V(L)0321321cba例3

質(zhì)量為2.810-3kg，壓強為1atm，溫度為27℃的氮氣。先在體積不變的情況下使其壓強增至3atm，再經(jīng)等溫膨脹使壓強降至1atm，然后又在等壓過程中將體積壓縮一半。試求氮氣在全部過程中的內(nèi)能變化，所作的功以及吸收的熱量，并畫出P-V圖。解：V3V4VP(atm)132V1V3V4VP(atm)132V1等體過程：等溫過程：V3V4VP(atm)132V1等壓過程：總過程：V3V4VP(atm)132V1例4

以下狀態(tài)方程的微分式各表示什么過程？等壓過程(dP=0)等容過程(dV=0)等溫過程(dT=0)系統(tǒng)在狀態(tài)變化過程中始終與外界沒有熱交換。

絕熱膨脹過程中，系統(tǒng)對外作的功，是靠內(nèi)能減少實現(xiàn)的，故溫度降低；絕熱壓縮過程中，外界對氣體作功全用于增加氣體內(nèi)能，故溫度上升。四、絕熱過程絕熱過程方程:特例：氣體絕熱自由膨脹氣體真空Q=0，A=0，E=0對絕熱過程，據(jù)熱力學(xué)第一定律，有即狀態(tài)方程絕熱過程方程的推導(dǎo):因為所以消去dT得積分得絕熱過程方程即系統(tǒng)從1-2為絕熱過程，據(jù)絕熱方程，可得過程中的p-V關(guān)系:絕熱線系統(tǒng)對外作功為絕熱過程系統(tǒng)對外作功:絕熱線與等溫線比較膨脹相同的體積絕熱比等溫壓強下降得快!等溫絕熱絕熱線等溫線絕熱線比等溫線更陡。絕熱線等溫線例4DPVV1V2ABC問等壓，等溫，絕熱三個過程中：(1)比較各過程作功多少？(2)比較各過程內(nèi)能變化多少？(3)比較各過程吸熱多少？(1)解：(2)等壓過程等溫過程絕熱過程(3)DPVV1V2ABC例5哪個過程的Q、E、A均為負值。(A)等容降壓(B)等溫膨脹(C)絕熱膨脹(D)等壓壓縮（）DA=0E=0Q=0理想氣體熱力學(xué)過程的主要公式000過程特征過程方程吸收熱量對外作功內(nèi)能增量等體V=常量等壓p=常量等溫T=常量絕熱

dQ=0例6-2設(shè)有氧氣8g,體積為0.4110-3m3,溫度為300K。如氧氣作絕熱膨脹,膨脹后的體積為4.110-3m3

。問：氣體作功多少？氧氣作等溫膨脹，膨脹后的體積也是4.110-3m3

，問這時氣體作功多少？根據(jù)絕熱方程中T與V的關(guān)系式：解:氧氣的質(zhì)量為m=0.008kg，摩爾質(zhì)量Mmol=0.032kg，原來溫度T1=300K。另T2為氧氣絕熱膨脹后的溫度，則有得以T1=300K,V1＝0.4110-3m3,V2＝4.110-3m3及=1.40代入上式，得如氧氣作等溫膨脹，氣體所作的功為因i=5,所以CV=iR/2=20.8J/(molK)，可得例6-3

兩個絕熱容器，體積分別是V1和V2，用一帶有活塞的管子連起來。打開活塞前，第一個容器盛有氮氣溫度為T1，第二個容器盛有氬氣，溫度為T2，試證打開活塞后混合氣體的溫度和壓強分別是式中CV1、CV2分別是氮氣和氬氣的摩爾定體熱容，m1、m2和Mmol1、Mmol2分別是氮氣和氬氣的質(zhì)量和摩爾質(zhì)量。解:打開活塞后，原在第一個容器中的氮氣向第二個容器中擴散，氬氣則向第一個容器中擴散，直到兩種氣體都在兩容器中均勻分布為止。達到平衡后，氮氣的壓強變?yōu)閜1'，氬氣的壓強變?yōu)閜2'

，混合氣體的壓強為p=p1'