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大学物理(下) 初审 * * 第7章 热力学基础 本章内容： 7. 5 理想气体的内能和CV，CP 7. 6 第一定律对理想气体典型准静态过程中应用 7. 7 绝热过程 7. 4 准静态过程中的功和热量的计算 7. 11卡诺循环 卡诺定理（简介） 7. 1 热学的研究对象和研究方法 7. 2 平衡态 理想气体状态方程 7. 3 功 热量 内能 热力学第一定律 7. 8 循环过程 7. 9 热力学第二定律 7. 10 可逆与不可逆过程（简介） 0 A=Q T=C 等温 p=C 等压 0 V=C 等体 内能增量△E 对外做功A 吸收热量Q 过程方程 特性 过程 小结： 理想气体在三种过程中的重要公式 7.7 绝热过程 7.7.1 绝热过程（与外界无热量交换的过程） 良好绝热材料包围的系统发生的过程。 进行得较快,系统来不及和外界交换热量的过程。 1. 过程方程 对无限小的准静态绝热过程有 特征 热力学特性: 绝热的汽缸壁和活塞 2. 过程曲线 微分 A 绝热线 等温线 由于 g＞1 ，所以绝热线要比等温线陡一些。 V p O 绝热方程 泊松方程 等温 绝热 7.7 绝热过程 绝热过程中 ，理想气体不吸收热量，系统减少的内能，等于其对外作功。 3. 绝热过程中功的计算 1 2 A 7.7 绝热过程 0 Q=0 绝热 0 A=Q T=C 等温 p=C 等压 0 V=C 等体 内能增量△E 对外做功A 吸收热量Q 过程方程 特性 过程 小结： 理想气体在各种过程中的重要公式 7.7 绝热过程 解 一定量氮气，其初始温度为300K，压强为1atm。将其绝热压缩，使其体积变为初始体积的 1/5。 例 求 压缩后的压强和温度。 绝热方程的应用 7.7 绝热过程 解 温度为25℃，压强为1atm 的1mol 刚性双原子分子理想气体经等温过程体积膨胀至原来的3 倍。 (1) 该过程中气体对外所作的功； (2) 若气体经绝热过程体积膨胀至原来的3倍，气体对外所作的功。 例 求 V p O (1) 由等温过程可得 根据绝热过程方程，有 则 (2) 绝热过程: 7.7 绝热过程 7.8 循环过程 7.8.1 循环过程 1. 循环过程:系统的状态经历一系列的变化后又回到了原来状态。 热力学特性 净热量 特征 总吸热 总放热 A B 1. Q与A指净热量和净功. 2. 净功 A在P-V 图上为封闭曲线面积值. 4. 循环过程最少由三个单一过程组成. 说明： 3. 通过循环过程使热功转换持续成为可能. 2. 正循环(P-V 图沿顺时针方向) 3. 逆循环(P-V 图沿逆时针方向) （系统对外作功） （外界对系统作功） 正循环也称为热机循环 逆循环也称为致冷循环 2 Q1 Q2 a b V p O 1· · 1 2 Q1 Q2 a b V p O · · 7.8 循环过程 7.8.2 循环效率和致冷系数 （正循环）热机效率： （逆循环）致冷系数： 热机 高温热源 低温热源 低温热源 致冷机 高温热源 7.8 循环过程 热机循环示意图 7.8 循环过程 7.8 循环过程 小结： 一、热机效率（正循环） 二、致冷系数（逆循环） 例 1 1 mol 氦气经过如图所示的循环过程，其中 , 求 热机的效率 . 解一 用 1 4 2 3 由理想气体物态方程得 7.8 循环过程 1 4 2 3 7.8 循环过程 解二 用 1 4 2 3 7.8 循环过程 解 例2 1mol 单原子分子理想气体循环过程如图所示， ab 是等温过程。 此循环效率 求 a c 1 600 300 b 2 V（10-3m3） O p（10-3Pa） ab是等温膨胀过程 bc是等压压缩过程 Cp=5R/2 Tc=300K ca是等体升压过程 Tb=600K 循环过程中系统吸热： 循环过程中系统放热： 此循环效率： 或 用 1. 开尔文说法（热与功的转换）： 不可能制成一种循环工作热机，它只从一个热源吸取热量, 使之全部转变为有用功，对外不产生其它影响。 热力学第二定律的提出 1. 功