新热力学基础.pptVIP

热力学过程 准静态过程 Quasi-static process 过程中的每一状态都是平衡态 (Equilibrium state ) 举例2：系统（初始温度 T1）从 外界吸热 功、热、内能(Work, Heat, Internal energy) 做功可以改变系统的状态 摩擦升温（机械功）、电加热（电功） 功是过程量 热力学第一定律 热力学第一定律 (The first law of thermodynamics) 某一过程，系统从外界吸热 Q，对外界做功 A，系统内能从初始态 U1变为 U2，则由能量守恒： 热容量(Heat capacity) 摩尔热容量 C ， 单位：J/mol· K 比热容 c ， 单位：J/kg· K 理想气体的绝热过程(Adiabatic process of the ideal gas) 理想气体准静态绝热过程 * 热 力 学 基 础 对热现象的研究按描述方法不同产生两门分支学科， 一是热力学，另一个是统计物理或统计力学。 热力学研究对象：研究与热运动有关过程中的能量转化 关系和过程进行的方向。 研究方法：采用宏观描述方法，即根据由实验确定的基本 定律出发，用逻辑推理的方法来研究系统的宏观热学规律。 它不涉及物质的各种微观结构。因而具有普遍性和可靠性。 下面初步探讨从实验和实践中总结出的热力学第一定律和 第二定律，其推理过程和由此引出的可逆过程、熵、内能 等概念皆较抽象。 优点：可靠、普遍。 缺点：未揭示微观本质 第五章 热力学第一定律 § 1热力学过程 § 2 功、热、内能 § 3 热力学第一定律 § 4 热容量 § 5 理想气体的绝热过程 § 6 循环过程 § 7 卡诺循环 § 8 致冷机 热力学过程 热力学过程 当系统的状态随时间变化时，我们就说系统在经历一个热力学过程，简称过程。 例：推进活塞压缩汽缸内的气体时，气体的体积，密度，温度或压强 都将变化，在过程中的任意时刻， 气体各部分的密度,压强，温度都不 完全相同。 系统状态的变化——热力学过程。 不受外界影响时，系统的宏观性质不随时间改变。 举例1：外界对系统做功 u 过程无限缓慢 非平衡态到平衡态的过渡时间，即弛豫时间，约 10 -3 秒 ，如果实际压缩一次所用时间为 1 秒，就可以说 是准静态过程。 外界压强总比系统压强大一小量 △P ， 就可以 缓慢压缩。 系统T1 T1+△T T1+2△T T1+3△T T2 从 T1 T2 是准静态过程 系统 温度 T1 直接与 热源 T2接触，最终达到热平衡，不是 准静态过程。 因为状态图中任何一点都表示系统的一个平衡态，故准静态过程可以用系统的状态图，如P-V图（或P-T图，V-T图）中一条曲线表示，反之亦如此。 V P o 等温过程 等容过程 等压过程 循环过程 摩擦功： 电功： 通常： 微量功 = 广义力× 广义位移 考虑无摩擦准静态过程的功 。当活塞移动微小位移dl时， 系统向外界所作的元功为： Pe Pe P 在无摩擦准静态过程中pe=p： 系统体积由V1变为V2， 外界向系统所作的总功为： 准静态过程外界对气体做功： 由积分意义可知，用上式求出功的大小等于p-V 图上过程曲线p=p(V)下的面积。 比较 a , b两过程曲线下的面积可知，功的数值不仅与初态和末态有关，而且还依赖于所经历的中间状态，功与过程的路径有关。所以功是过程量。 系统和外界温度不同，就会传热，或称能量交换， 热量传递可以改变系统的状态。 微小热量 ： 0 表示系统从外界吸热； 0 表示系统向外界放热。 总热量： 积分与过程有关 。 热量是过程量 热量传递的是能量。 作功与传热是使系统能量发生变化的两种不同形式 功和热量存在互相转化的数值关系 焦耳热功当量实验 重物下降带动叶片通过搅拌方式对绝热量热器内的水作功,使水温从T1升高到T2． ??????????????????????????????????????????????????????? 电流通过电热丝使绝热量热器内的水温从 T1 升高到T2,电源对系统作功．  (Joule experiment) 焦耳实验揭示了热量与功之间 确定的当量关系（１卡＝4.186焦耳），表明机械运动或电磁运动与热运动之间是可以相互转化的．它启迪人们继续发现了各种物质运动之间的相互转化关系，为能量转化和守恒定律的建立奠定了基础。 ???????????????????????????????????????????? ???????????????????????????????????????????? ???????