8热力学基本马文蔚顺序.ppt

热 学 热学：研究物质热现象的规律及其应用。 研究方法： 由观察和实验入手，总结出热现象规律，构成热现象的宏观理论，叫做热力学； 从物质的微观结构出发（即以分子、原子的运动和它们之间的相互作用出发），应用统计方法去研究热现象的规律，构成热现象的微观理论，叫做统计物理学。 第八章 热力学基础 物理模型：理想气体、准静态过程 基本概念：平衡态、热量、功、内能 基本定律：热力学第零定律、第一定律、 第二定律 说明： 平衡态是一种热动平衡 处在平衡态的大量分子仍在作热运动，而且因为碰撞， 每个分子的速度经常在变，但是系统的宏观量不随时间 改变。 平衡态是一种理想状态 二 、对热力学系统的描述： 1. 宏观量——状态参量 平衡态下描述宏观属性的相互独立的物理量。 压强 p：作用于容器器壁上单位面积的正压力。单位：Pa 体积 V：气体所能达到的空间。单位：m3 温度 T：表征物体的冷热程度 。 温标：温度的数值表示方法。 摄氏温标:t ℃ 热力学温标:T K 热力学第零定律 三、理想气体状态方程 理想气体： 在任何情况下都遵守玻意耳、盖.吕萨克及查理定律的气体，称为理想气体。 一般真实气体，如氮、氧、氢、氦等，在温度不太低，压强不太大时，都可以近似看做理想气体。理想气体是真实气体的一个理想模型。 理想气体状态方程：当系统处于平衡态时，各个状态参量之间的关系式。 8-1 准静态过程 功和热量  一、准静态过程 二、准静态过程的功 三、热量 5-3 内能 热力学第一定律 一、内能：表征系统内部运动状态的能量 。 由热力学系统内部状态所决定的一种能量，它是系统状态的单值函数 由微观上看，它包括系统内部所有分子无规则运动的动能、分子内原子间的势能、分子间相互作用的势能以及所有原子内部的能量 系统内能改变的两种方式 1、做功可以改变系统的状态 摩擦升温（机械功）、电加热（电功） 做功是系统内能与外界其它形式能量转换的量度。 2、热量传递可以改变系统的内能 热量是系统与外界内能转换的量度。 使系统的状态改变，热传递和做功是等效的。 二、热力学第一定律 5-4 等体过程与等压过程一、气体的摩尔热容量 二、等体过程 理想气体的定体摩尔热容量 三、等压过程 理想气体的定压摩尔热容量 热量的计算方法 四、等温过程 气体绝热自由膨胀 二、绝热方程的推导 总结 5-6 循环过程 卡诺循环 热机循环： 热机循环 冰箱制冷原理演示 冰箱制冷原理 经压缩过的氟里昂蒸汽在冷凝器中被冷凝为液态氟里昂，然后经过节流阀降压降温，在蒸发室中，氟里昂液体从待冷却的物体中吸收热量全部蒸发为气体，被压缩机抽进，重新经过压缩进行下一个循环。 热力学第一定律只总结了物质运动中能量转换的当量问题，而没有涉及某种变化发生的可能性及其限度。变化的可能性就是过程的方向问题，而限度就是平衡问题。这两个问题具有十分重要的实际意义，热力学第二定律就是要解决这两个问题 7-6 热力学第二定律 Ostwald对热力学第二定律的另一表述 第二类永动机（从单一热源吸热并全部变为功的热机）是不可能实现的。 三、自然过程的方向性 四、可逆过程和不可逆过程 7-7 热力学第二定律的统计意义 二、热力学概率 热力学第二定律的适用范围 ????只能用于宏观观世界，微观世界如个别分子的运动不能用热力学第二定律去恒量。而对于超客观的世界如宇宙，由于它是一个开放的不平衡的体系，热力学第二定律也无法解释其发展规律，因而它后有非平衡态热力学使热力学得以延伸。 一、热力学第二定律的微观意义 系统的热力学过程就是大量分子无序运动状态的变化 功变热过程、热传递过程、气体自由膨胀过程 大量分子从无序程度较小（或有序）的运动状态向无序程度大（或无序）的运动状态转化 热力学第二定律的微观意义 一切自然过程总是沿着无序性增大的方向进行。 1、热力学概率 不可逆过程的初态和终态存在怎样的差别? 假设A中装有a、b、c、d 4个分子（用四种颜色标记）。 开始时，4个分子都在A部，抽出隔板后分子将向B部扩散并在整个容器内无规则运动。 联立消去dT 等温过程 Q E 绝热过程 等压过程 V=C 等体过程 热一律 A 过程方程 特征 过程 例:1mol单原子理想气体,由状态a(p1,V1)先等压加热至体积增大一倍，再等容加热至压力增大一倍，最后再经绝热膨胀，使其温度降至初始温度。如图，试求： （ 1）状态d的体积Vd；（2）整个过程对外所作的功;（3）整个过程吸收的热量。 解：（1）根据题意 又根据物态方程 o V p 2p1 p1 V1 2V1 a b c d 再根据绝热方程 （2）先求各分过