精选课件第5章_热学基础nb.ppt

(3)、 等温过程 (4)、 绝热过程 等温线和绝热线的比较 【解题要点】 (a) 分清始态，末态 ；画出 P-V 图。统一单位为 SI 制。 (b) 利用状态方程以及过程方程，求出必要的状态量。 (c) 对各过程分别求 Q 、 W 、?E (三者之间可利用第一定律 )。 (d) 可利用 P-V 图判断 T 的高低； 功 W 为 P-V 图上过程线与 V 轴所围的面积； Q = ?E +W 既适用于每个分过程也适用于整个总过程。 1、 循环过程 —— 系统(工作物质)经历一系列变化过程后又回到初始状态 经历一个循环, 内能不变。 ?E = 0 正循环 —— 顺时针闭合曲线,系统作正功 ( 热机 ) 逆循环 —— 逆时针闭合曲线,系统作负功 ( 致冷机 ) 五、循环过程 2、 热机效率 C ( 水 ) → B ( 成为蒸汽 ) → D ( 对外作功 ) → E ( 冷却 ) → C 热机: 正循环( 蒸汽机、内燃机、汽轮机 ? ) 吸热转变为对外作功 3、 致冷系数 致冷机: 逆循环( 电冰箱、空调 ? ) 外界作功获得低温 E ( 制冷剂压缩成高温高压气体 ) → B ( 向外放热成为液体 ) → C (喷入蒸发器) → D (剧烈沸腾变为气体,并从冷冻室抽去热量)→ E 〔例 〕一定量刚性双原子理想气体经历如图所示的循环, 求该循环的效率。 *热学基础 1、理解理想气体的微观模型和统计假设。理解温度和压强两个宏观量的微观本质。 2、理解能量均分定理和内能的概念。掌握理想气体内能的特点并能熟练地进行计算。 3、理解麦克斯韦速率分布函数和分布律的意义，理解三种特征速率的物理意义。 4、掌握热量、功和内能等概念。掌握过程量和状态量的特点。掌握热力学第一定律，并能熟练地利用它对理想气体各热力学过程进行计算。 5、理解摩尔热容量的概念，并能利用它直接计算理想气体 各热力学过程的热量传递。 6、理解循环过程的概念和特征。理解正循环、逆循环的能量转换特征，并能计算热效率和致冷系数。 7、理解卡诺循环的特点，掌握热力学第二定律及熵的概念。 本章教学基本要求 力学 —— 机械运动 : 质点、刚体、弹性媒质 牛顿力学(宏观) 量子力学(微观) 热学 —— 热运动: 大量粒子的无规则运动 热力学(宏观) 统计力学(微观) 本课程: 热力学基础 气体分子运动论 微观量: 描述个别粒子单独运动状态的物理量 (质量、速度、能量) 宏观量: 描述大量粒子集体运动状态的物理量 (压强、温度、内能) 物质结构 —— —— 微观粒子 宏观物质 —— 大量微观粒子 一、热力学系统 1、 热力学系统 —— 大量微观粒子组成的宏观系统 (通常不考虑系统整体的机械运动) 孤立系统：系统与外界没有交换 封闭系统：系统与外界只有能量交换 开放系统：系统与外界既有能量交换, 又有物质交换。 2、 平衡态 —— 孤立系统经足够长时间后,其宏观性质不再随时间而变 足够长时间：非平衡态 → 平衡态 动态平衡：热动平衡 ( 微观运动,宏观不变 ) 3、 状态参量 状态参量 —— 描写热力学平衡态的独立变量(单值宏观量) 几何参量: 体积 V , 面积 S 力学参量: 压强 P , 表面张力 ? 化学参量: 质量 M , 密度 ? , 摩尔数 n 电磁参量: 电场强度E , 磁场强度 H 简单系统: 几何参量, 力学参量 不是热运动所特有 状态函数 —— 所有描写平衡态的宏观物理量都可表示为 状态参量的函数 温度 T , 内能 E , 熵 S —— 热运动的基本热力学函数 一定量的纯气平衡时，可用P、V、T中的任两个状态参量来描述 状态图上的一个点，表示气体的一个平衡态 4、 理想气体状态方程 二、理想气体的温度、压强与内能 (2) 统计假设 (i) 平衡态时，分子空间分布均匀。 (ii) 分子沿各个方向运动的几率相等。 处处相等 (i) 理想气体分子可视为弹性质点(忽略体积) (ii) 分子碰撞为