大学物理第8章：热力学基础详解.ppt

1 特征: T C 过程方程： 2 5 p V 2 p2 ,V2 ,T 1 p1 ,V1 ,T 2.等温过程 pV C 4 Q ?E+A 3 A 1 特征: p C 过程方程：V/T C 5 4 Q ?E+A 3.等压过程 2 1 p V p V2 V1 3 A 2 1 特征: 吸热Q 0 过程方程： 5 4 Q 0 4.绝热过程 Q ?E+A 0 p V 2 p2 ,V2 ,T2 1 p1 ,V1 ,T1 2 3 A -?E p V 2 p2 ,V2 ,T2 1 p1 ,V1 ,T1 等温 绝热 将绝热线和等温线对比，我们发现： 绝热线比等温线更陡些。 这表明：从同一状态出发，膨胀同一体积，绝热过程比等温过程的压强下降得更多一些。 这是什么原因呢？ 等温膨胀过程，压强的减小，仅来自体积的增大。而绝热膨胀过程，压强的减小，不仅因为体积的增大，而且还由于温度的降低。 等温: pV C 绝热: pV ? C 例题 8-4 1 单原子气体分子在等压膨胀过程中，将把吸热的 %用于对外作功。 0.4 40 2 双原子分子气体在等压膨胀过程中，对外作功为A，问：气体吸热 3 处于标准状态的1mol氧气, 在保持体积不变的情况下吸热840J, 压强将变为 。 QV CV T-To）, 1.163×105pa 1.163×105pa Po 1.013×105 Vo 22.4×10-3 例题 8-5 图中pb是绝热过程, 问: pa和pc是吸热还是放热过程? 于是有 Ea-Ep Eb-Ep Ec-Ep 知: Ea Eb Ec 由 显然 Apa Apb Apc 亦即 Qpa Qpb Qpc Ea-Ep +Apa Eb-Ep +Apb Ec-Ep +Apc 0 所以 pa是吸热, pc是放热过程。 p V p a b c ? 例题 8-6 3mol温度To 273k的气体，先等温膨胀为原体积的5倍，再等体加热到初始压强，整个过程传给气体的热量是8×104J。画出pV图，并求出比热容比?。 p V 解 即 Q 3RToln5+3CV T-To Vo To 5Vo T ?T 5To 于是解得 CV 21.1 由等压过程方程： §8.2 循环过程 卡诺循环 p V 正循环 顺时针 Q1 Q2 A A 用途: 对外作功 用途: 致冷 p V 逆循环 逆时针 Q1 Q2 一.循环过程 系统由某一状态出发，经一系列过程，又回到初态，这样的过程称为循环过程。 1 由准静态过程组成的循环过程，在p-V图上可用一条闭合曲线表示。 2 一个正循环气体对外作的净功 或一个逆循环外界对气体作的净功 等于闭合曲线包围的面积。 3 经一个循环，气体内能不变，故热力学第一定律写为 Q1 -Q2 A p V 正循环 顺时针 p V 逆循环 逆时针 Q1 Q2 A Q1 Q2 A 5 逆循环的致冷系数 4 正循环的效率： 用途: 致冷 p V 正循环 顺时针 Q1 Q2 A A 用途: 对外作功 p V 逆循环 逆时针 Q1 Q2 解 V V1 V2 p a c b T 0 吸热 0 吸热 例题 8.8 1mol单原子气体，经循环过程abca，ab是等温过程，V2 2V1, 求循环效率。 V V1 V2 p a c b T 用等压过程方程： Tc 2T 13.4% * * * * * * * 第八章 热力学基础 基 本 内 容 1. 热力学第一定律——讨论过程中系统内能变化与功和热量的关系。 2.热力学第二定律——讨论过程的方向性。 自学 一　热力学过程的相关概念 热力学过程：当热力学系统的状态随时间发生变化时，系统经历了一个热力学过程。 §8-1 热力学第一定律 缸内气体受压 非静态过程：从一个热力学平衡态转化到另一个热力学平衡态所经历的中间状态是非平衡态的过程。 准静态过程： 准静态过程：从一个热力学平衡态转化到另一个热力学平衡态所经历的中间状态为平衡态的过程。 说明：A. 准静态过程为理想过程 气缸 B.一个热力学过程为准静态过程的必要条件为过程所经历的时间大于驰豫时间 弛豫时间 ：系统的平衡态被破坏后再恢复到新的平衡态所需要的时间。 如：若气缸缸长 ，则 若活塞以每秒几十次的频率运动时， 每移动一次经时 ， C.准静态过程可以用宏观参量图给予表示 若活塞以每秒几十次的频率运动时， 每移动一次经时 ，则满足 二　热力学过程中的能量转化 1 . 功（限于准静态过程） dx 微小过程气体对外作的元功： dA pS.dx 对有限过程，体积V1?V2，则气体对外