第六章熱力學(xué)基礎(chǔ)

第六章熱力學(xué)基礎(chǔ)第一頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期五

3、氣體的溫度（T）：氣體的冷熱程度（氣體分子平均動能的標(biāo)志）單位：；K

T=t+273.15

二、平衡態(tài)準(zhǔn)靜態(tài)1、平衡態(tài)：一定質(zhì)量的氣體，它的狀態(tài)參量不隨時間而變化的狀態(tài)稱為平衡態(tài)。2、準(zhǔn)靜態(tài)過程：當(dāng)氣體（熱力學(xué)系統(tǒng)）從一個平衡態(tài)變化到另一個平衡態(tài)所經(jīng)歷的狀態(tài)都可以近似當(dāng)作平衡態(tài)，那么這種狀態(tài)變化過程稱為準(zhǔn)靜態(tài)過程。·······AB·B(PVT)·A(PVT)PV第二頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期五三、理想氣體狀態(tài)方程

（單位：；；；）

其中：摩爾氣體常量

6—2功熱量內(nèi)能一、功B·······A第三頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期五1．氣體所作的功等于P—V圖上過程曲線下面所圍的面積。

·B(PVT)·A(PVT)PV2．氣體（熱力學(xué)系統(tǒng)）所作的功不僅與系統(tǒng)的始末狀態(tài)有關(guān)，而且還與經(jīng)歷的路徑有關(guān)，功是個過程量。二、熱量氣體（熱力學(xué)系統(tǒng)）與外界由于存在溫差而傳遞的能量叫做熱量。用Q表示；單位：J。第四頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期五三、內(nèi)能1、內(nèi)能是由于物體內(nèi)部分子的熱運動和相互作用而具有的能量。用E表示；單位：J。2、氣體（熱力學(xué)系統(tǒng)）的內(nèi)能是狀態(tài)的函數(shù)，系統(tǒng)內(nèi)能的增量只與系統(tǒng)的始末狀態(tài)有關(guān)，與系統(tǒng)經(jīng)歷的過程無關(guān)。3、理想氣體的內(nèi)能只與溫度（T）有關(guān)?！(PVT)·A(PVT)PV第五頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期五6—3熱力學(xué)第一定律或：

系統(tǒng)從外界吸熱；反之

規(guī)定：系統(tǒng)從外界吸收的熱量，一部分使系統(tǒng)的內(nèi)能增加；另一部分使系統(tǒng)對外做功。系統(tǒng)對外界作功；反之

系統(tǒng)內(nèi)能增加

第六頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期五6—4理想氣體的等體過程和等壓過程，摩爾熱容1、作功（）

2、吸熱（）（1）定體摩爾熱容（）：某種理想氣體的定體摩爾熱容（）在數(shù)值上等于1mol的這種氣體在等體過程中，溫度升高1K所吸收的熱量。（單位：）

既：一、等體過程，定體摩爾熱容()PV第七頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期五（3）等體過程的吸熱

1mol氣體：

質(zhì)量為m的氣體：

或：

3、內(nèi)能的變化

或：

（2）物理意義：定體摩爾熱容（）是反映氣體在等體過程中吸熱本領(lǐng)的物理量。第八頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期五二、等壓過程定壓摩爾熱容（）1、作功或

2、吸熱（）（1）定壓摩爾熱容（）

（單位：）pv第九頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期五（3）等壓過程的吸熱1mol氣體：

質(zhì)量為m的氣體：

或：

（2）物理意義：定壓摩爾熱容（）是反映氣體在等壓過程中吸熱本領(lǐng)的物理量。第十頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期五3、內(nèi)能變化三、應(yīng)用舉例摩爾熱容比

或：

或：

（4）與的關(guān)系：第十一頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期五6—5理想氣體的等溫過程和絕熱過程一、等溫過程1、作功（）2、內(nèi)能變化

PV第十二頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期五3、吸放熱（）

二、絕熱過程1、絕熱過程：氣體在狀態(tài)發(fā)生變化過程中與外界沒有熱量傳遞。

第十三頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期五2、作功（）

或：

3．內(nèi)能變化

4．絕熱方程第十四頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期五三、等溫過程和絕熱過程的比較5、絕熱過程的圖象PV1．等溫

2．絕熱

由于γ＞1，所以，說明絕熱線斜率的絕對值大，絕熱線更陡；在體積變化相同情況下，絕熱過程壓強變化得更快。等溫過程絕熱過程第十五頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期五6—6循環(huán)過程卡諾循環(huán)一、循環(huán)過程1、熱力學(xué)循環(huán)：系統(tǒng)經(jīng)過一系列狀態(tài)變化后又回到原來狀態(tài)的過程，叫做熱力學(xué)循環(huán)，簡稱“循環(huán)”。做熱力學(xué)循環(huán)的物質(zhì)稱為“工作物質(zhì)”。2、熱力學(xué)循環(huán)的特點：系統(tǒng)完成一次循環(huán)后，狀態(tài)不變，內(nèi)能不變，但可以實現(xiàn)熱與功的轉(zhuǎn)化。3、熱力學(xué)循環(huán)按進程的方向可分為“正循環(huán)”和“逆循環(huán)”ABabPV第十六頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期五二、熱機和致冷機1、熱機（正循環(huán)）：熱機是把熱量持續(xù)地轉(zhuǎn)變?yōu)楣Φ臋C器，熱機工作物質(zhì)所作的循環(huán)是正循環(huán)。高溫?zé)嵩吹蜏責(zé)嵩礋釞C：為工作物質(zhì)向高溫?zé)嵩次盏臒崃浚簽楣ぷ魑镔|(zhì)向低溫?zé)嵩捶懦龅臒崃浚簽楣ぷ魑镔|(zhì)對外界做的功熱機的效率：

ABPV第十七頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期五2、致冷機（逆循環(huán)）：致冷機是通過外界作功，使熱量從低溫處流向高溫處，從而獲取低溫的機器；致冷機工作物質(zhì)所作的循環(huán)是逆循環(huán)。：為工作物質(zhì)向高溫?zé)嵩捶懦龅臒崃浚簽楣ぷ魑镔|(zhì)從低溫?zé)嵩次盏臒崃浚簽橥饨鐚ぷ魑镔|(zhì)做的功高溫?zé)嵩吹蜏責(zé)嵩礋釞C致冷系數(shù)：

ABPV第十八頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期五三、卡諾循環(huán)：卡諾循環(huán)是由四個準(zhǔn)靜態(tài)過程（2個等溫過程和2個絕熱過程）組成的循環(huán)。ABCDPV1、卡諾熱機的效率僅決定于兩熱源的溫度。ABCDPV2、卡諾致冷機的致冷系數(shù)僅決定于兩熱源的溫度。

第十九頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期五6—7熱力學(xué)第二定律卡諾定理一、熱力學(xué)第二定律（兩種表述）1、熱力學(xué)第二定律的開爾文說法：（參書本P204頁）；開爾文說法指出“第二類永動機”不可能。2、熱力學(xué)第二定律的克勞修斯說法：（參書本P205頁）；3、熱力學(xué)第二定律指出：自然界中熱量的傳遞和熱功間的轉(zhuǎn)變都是有方向的（參P205頁）。4、熱力學(xué)第二定律的兩種表述是等效的。第二十頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期五二、可逆過程與不可逆過程1、可逆過程與不可逆過程：在系統(tǒng)狀態(tài)變化過程中，如果逆過程能重復(fù)正過程的每一個狀態(tài)，而且不引起其他的變化，這樣的過程叫可逆過程；反之，在不引起其他變化的條件下，不能使逆過程重復(fù)正過程的每一個狀態(tài)，這樣的過程叫不可逆過程。2、實現(xiàn)可逆過程的條件：（1）過程無限緩慢，即屬準(zhǔn)靜態(tài)過程。（2）系統(tǒng)沒有摩擦力、粘滯力或其他耗散力作功；既系統(tǒng)沒有能量耗散。第二十一頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期五三、卡諾定理1、在相同的高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩粗g工作的任意物質(zhì)的可逆機，都具有相同的效率。2、工作在相同的高溫?zé)嵩春偷蜏責(zé)嵩粗g的一切不可逆機的效率都不可能大于可逆機的效率。第二十二頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期五6—8熵熵增加原理ABCDPVEFGHIJ什么是熵？ABCDPV第二十三頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期五一、熵或ABabPV1、熵是為了判斷孤立系統(tǒng)熱現(xiàn)象過程進行方向而引入的系統(tǒng)狀態(tài)的單值函數(shù)；用S表示，單位：2、熵變：若一個熱力學(xué)系統(tǒng)從初態(tài)A經(jīng)歷任一可逆過程變化到末態(tài)B，其熵的增量為：（可逆過程）

或：第二十四頁，共二十六頁，編輯于2023年，星期五二、不可逆過程熵變的計算1、若一個熱力學(xué)系統(tǒng)從初態(tài)A經(jīng)歷任一個不可逆過程變化到末態(tài)