大学物理第9章 热力学基础(热一).ppt

例: 一系统由图所示状态a沿acb到达状态b，系统对外做功为126J，吸热为336J。 特征：V =常量 (dV = 0) 例题: 设质量一定的单原子理想气体开始时压力为 例题：3mol温度为273K 的理想气体，先经等温过程，体积膨胀到原来的5倍，然后等容加热，使其末态的压强刚好等于初始压强，整个过程传给气体的热量为8×104J ，试画出此过程的p-V图，并求这种气体的热容比 γ 值。 （泊松方程） （2）准静态绝热过程功的计算 （3）绝热线:理想气体的绝热线比等温线“更陡” 对于一个准静态等温过程： 例：在绝热的容器中有一隔板，左边贮有1mol 例: 一卡诺机在温度为400K和300K的两个热源之间运转，问 9-3 循环过程: ? 循环过程在p-V 图上 有什么特点？ 所以曲线所包围的面积等于净功的大小。 ? 正循环系统吸热，对外做功 --热机循环 逆循环（逆时针）外界做功 --致冷循环 ?什么是热机？---系统(工质)吸热、 对外做功的机器。（例：蒸汽机，内燃机等） 1.正循环 热机的效率? 9.3.1准静态的循环过程 ? 热机的循环过程 热机能量转换和传递的一般特征是：一定量的工质在一次循环过程中要从高温热源吸热，对外做净功（指正功、负功的代数和），同时向低温热源放出热量 系统在一正循环中, 从高温热源吸热 向低温热源放热 对外做的净功为 系统内能增量 ? 热机的效率? A 高温热库 Q2 Q1 低温热库 工质 式中的A: 循环 过程中各吸、放热分过程系统做功的代数和； 2. 式中的Q1 : 各个吸热分过程吸热的总和，与放热分过程无关； 3.式中的Q2 : 各个放热分过程放热的绝对值的总和，与吸热分过程无关； 说明： 泵 气缸 T1 Q1 T2 Q2 A1 锅炉（高温热库） 冷凝器（低温热库） A2 ?例. 火力发电厂 目的 代价 取绝对值 解：先画出对应的 p－V 图 例：1mol单原子分子理想气体作如图循环，已知V2=2V1,求：循环效率。 例题：某理想气体经历图示的循环过程，AB为等压过程，吸收热量500J，BC为绝热过程，CA为等温过程，且已知该循环效率η＝20％，求： （1）CA过程气体所吸收的热量Q2 （2）ABC过程气体对外做功A V p O A B C 解：(1)CA为等温放热过程 (2) A =100J 为净功 致冷系数定义: 2. 逆循环 致冷系数 将待冷却物体作为低温热源，反向进行循环，可实现致冷循环。外界对系统做功 A（净功0，这里已取绝对值)； 工质从低温热源(即待冷却物体)吸热 Q2，向高温热源放热Q1 （ Q1已取绝对值) 。 Q2—追求的效果 A—付出的“成本” 冰箱外 冷冻室 高温热库 低温热库 A Q1 Q2 工质 致冷系数：对工质做一份功可从低温热源提取多少份热量 取绝对值 取绝对值 9.3.2 卡诺循环 1.卡诺循环：工质只和两个恒温热库交换热量的准静态循环。 按卡诺循环工作的热机—卡诺热机 p V T1 Q1 等温膨胀 1 绝热膨胀 T2 绝热压缩 A 2 4 3 Q2 等温压缩 工质 A 高温热库T1 Q2 Q1 低温热库T2 以理想气体工质为例，计算卡诺循环的效率 等温膨胀 1 2 ? 等温压缩 3 4 ? 从高温热库吸热 向低温热库放热绝对值 绝热膨胀 2 3 ? 绝热压缩 4 1 ? 因此 * * * 第9章 热力学基础 本章将就热力学基础展开讨论，着重介绍热力学第一、第二定律及其应用，并从统计的角度对热力学第二定律进行讨论。 应该注意的是，热力学的出发点及研究方法与气体动理论不同， 它不涉及物质的微观结构，只从普遍成立的基本实验定律出发，特别是用能量守恒的实验定律，分析热力学系统状态变化时有关热功转换的关系和条件。 1. 准静态过程 原平衡态 一系列 非平衡态 新平衡态 ←缓慢 接近平衡态 ←快 非平衡态 9.1.1 内能、功和热量 每一时刻系统都无限接近于平衡态的过程。 由一系列依次接替的平衡态组成。 对 “无限缓慢” 的实际过程的近似描述。 9.1热力学第一定律 2. 内能 (? :摩尔数; i :自由度;单3、双5、多6 。) 内能是状态量 3.功 机械功 电源 R 电功 水 水 有规则动能?分子 无规则热运动动能 做功的微观本质： 内能改变与过程无关 s 若 A0 系统对外界做功 若 A0 外界对系统做功 （1）准静态过程气体体积功的计算： （2） 准静态过程功的图示