1热学的研究对象和研究方法.ppt

第 9 章 热力学 例2 准静态传热 自然过程的不可逆性 一、 可逆过程与不可逆过程 二、 一切自然过程都是不可逆过程 一、 可逆过程与不可逆过程 1.定义： 一个系统经过一个过程 P 从一状态 变化到另一状态 如果存在一个过程使系统和外界 完全复原 则说明原过程 P 是可逆的 否则是不可逆的 1 2 P 判断的是原过程P 系统和外界全复原 可逆过程是理想过程 2.注意关键词 3.只有准静态 无摩擦的过程 才是可逆的过程 P 准静态无摩擦 初始小过程 恢复小过程 二、 一切自然过程都是不可逆过程 自然过程有明显的方向性 如 功变热 热传导 扩散 1. 热转换 其唯一效果是（自动地） 把热全部转变成功的过程 是不可能发生的 准静态过程中体积功的计算 1)准静态 与系统种类无关 2)示功图 示功图 讨论 3)功是过程量 4)一般元功 为了说明功是过程量 通常在微分号上画一小横，同理 或 §5 理想气体的内能和热容 一、 物质的热容量 二、 摩尔热容量 三、 热量的计算 与过程有关 一、 物质的热容量 二、 摩尔热容量 等压摩尔热容 等容摩尔热容 Q可以 0 = 0 0 1、理想气体等容摩尔热容 （1）等容过程方程 （2）热力学第一定律 过程曲线 若加一些条件 若为准静态 若为理想气体 若理气准静态 刚性单原子 刚性双原子 刚性多原子 （3）理气等容摩尔热容 （4）理气内能 适用范围: 理气任意小过程 2、理气等压摩尔热容 (1)等压过程方程 过程曲线 (2)能量关系 (3)理气等压摩尔热容 比热容 迈耶公式 得 比热容 = 1.67 刚性单原子 = 1.40 刚性双原子 = 1.33 刚性多原子 温差不太大 CV可看作常数 三、 热量的计算 1. 等容过程 2.等压过程 温差不太大 CP可看作常数 1)热量与过程有关 2)热量或传热与分子的无序运动相联系 讨论 §6热力学第一定律对理想气体 在典型准静态过程中的应用（重点） （20页） 一、 理气准静态绝热过程 二、自由膨胀--非准静态过程 §7 绝热过程 绝热壁 绝热过程 特征： 热一律： 即： 适用于一切绝热过程 介绍两种情况 一、 理气准静态绝热过程 1.过程方程 绝热 理气准静态的条件 绝热（热一定律） 理气准静态 理气状态方程 联立得解 结果： 2.过程曲线 或 绝热过程的过程方程 例11.3（27页） 理解记忆30页表11.2 二、 自由膨胀 特点：迅速 来不及与外界交换热量 则Q = 0 ?非静态过程 ?无过程方程 办法：只能靠普遍的定律（热?律） 自由膨胀 绝热（热一定律） 自由膨胀 理气 状态方程 能量守恒 由 因为自由膨胀 所以系统对外不作功 即 得 自由膨胀 能量守恒 思考：绝热自由膨胀 初态和末态温度相同 内能不变，温度复原 理气 1.循环过程 系统经历一个热力学过程后 又回到初态 2.能量特点 §8 循环过程（热机循环与制冷循环） 1. 热机循环 目的：吸热对外作功 1) PV 图 正 2)热流图 高温热源 低温热源 3)指标-效率 2.制冷循环 目的：通过外界作功 从低温热源吸热 1) PV 图 逆 2)热流图 高温 低温 3)制冷系数 重要说明： 在热机、制冷机部分 由于实际中的需要或 说是习惯 无论是吸热还是放热一律取正值 则热机效率和制冷系数写成： 例题11.5，11.6 ，11.7（见33，34页） §11 卡诺循环 只与两个恒温热源交换能量的无摩擦的 准静态循环 1.卡诺热机 热流图 P V 图 恒温热源过程 吸 放热 绝热过程方程 由两个绝热过程得循环闭合条件 卡诺热机效率 代入数据得 只与T1和T2有关 与物质种类、膨胀的体积无关 提高高温热源的温度现实些 2 ) 理论指导作用 讨论 1 )卡诺热机效率 进一步说明 热机循环不向低温热源放热是不可能的 热机循环至少需要两个热源 3)理论说明低温热源温度T2 ? 0 说明热机效率 且只能 4)疑问：由热I律 循环过程中 如果 相当于把吸收的热量全作功 从能量转换看 不违反热一律 但为什么实际做不到？ 说明: 必然还有一个独立于热一律的