[六年级其它课程]第二章热力学第一定律.ppt

E---广义力 2.正循环和循环效率 热机的工作过程： 沿顺时针方向形成的循环——正循环 净功： 放热 定义：循环效率（热机效率） efficiency of cycle 循环过程中放出的热量 循环过程中吸收的热量 三 致冷机的作用及其致冷系数 外界作功，低温热源 高温热源 高温热源 低温热源 沿逆时针方向形成的循环——逆循环 净功： 定义：致冷系数 循环过程中吸收的热量 循环过程中放出的热量 coefficient of refrigeration 例] 一定量理想气体从A点（初态）出发经一循环过程ABCDA最后到初态A，设TA=300K，Cpm=5/2R，（1）求循环过程中外界对气体所加的净热。（2）求循环效率。（3）循环过程中是否存在其它状态的内能与A相同，若存在，怎样求得？ 1. 卡诺热机 Carnot engine （1）工作物质只与两个恒温热源交换能量 （2）机器本身损失的能量排除 四 卡诺循环 2. 理想气体正向卡诺循环的效率 卡诺循环 两个等温过程 两个绝热过程 Carnot cycle * * 第二章 热力学第一定律 §2-1准静态过程、功和热量 热力学系统的状态随时间的变化过程 实际过程（每一时刻都是非平衡态） 系统在变化的每一时刻都可看作处于平衡态这个过程 ——热力学过程 ——非静态过程 ——准静态过程 quasi-steady process 例:T不变 一 准静态过程 新平衡态建立的时间——弛豫时间 relaxation time 状态改变的时间—— 若： 则过程为准静态过程 与过程的类别有关 （1） （2） 实际过程中许多情况下可视为准静态过程 例：内燃机内气体进行的循环过程，活褰运动的速度10m/s 数量级： （3） 准静态过程是一种理想过程，利用它可以大大简化问题。 例：T不变 功的实质：作功的结果会使物质的状态发生变化，是能量传递 和转化的一种方式 功的计算： 只要在广义力的作用下产生了广义位移后才作了功 在热力学中，重点讨论准静态过程中气体（液体）体积变化的功 二 准静态过程的功 Work Y--- 广义力 y--- 广义位移 i--- 不同种类 例 无摩擦地移动活塞 气体对外界作的功： （2）∵准静态过程,∴计算时，可用系统的状态方程 （3）当气体膨胀时， 当气体缩小时， 当气体体积不变时， （4）在一个有限的准静态过程中， 若系统体积由V1到V2，则总功 系统（气体）作正功 系统（气体）作负功 系统（气体）不作功 气体增加的体积 （1）∵无摩擦,∴外界对气体作的功 （4）功的几何表示： （5） 初态 终态 系统对外界作功为非保守力的功 不是状态的函数 面积 3 温度不变，p V C D 1 定压膨胀C A，定体降压A D CADV2 V1 C围成的面积 2 定体降压C B，定压膨胀B D BDV2 V1 B围成的面积 CDV2 V1 C围成的面积 三 热量 Heat 两个系统在不作功的条件下，靠热接触来改变系统状态的相互方式——热传递（或传热） 传热方式所传递的能量——热量，用“Q”表示 系统吸热 系统放热 传递的热量的多少，不仅与始末状态有关，也与过程有关。 无穷小过程所传递的热量: 1. 对热质说的否定 四 热量的本质 2. 焦耳的热功当量实验及其重要意义 实验一:机械功 实验二:电流的功 搅拌，摩擦 通电 热 功 当 量 mechanical equivalent heat 五 功和热量的联系与区别 相同 作功和传热都是能量传递和转换的一种方式 与过程量有关系 区别 传热：系统与外界温度不一致而发生的能量传递 作功：与系统或一部分宏观位移有关，机械能 热能 绝热过程的功与路径无关，只与系统的初始、末了状态有关。 §2-2内能 热力学第一定律 一 内能 internal energy 设系统在绝热过程中作功 只能以作功的方式与外界交换能量 绝热过程作功类似于力学中保守力作功 系统对外界作绝热功的负值=内能的增量 引入态函数——内能 U （1）内能是系统状态的单值函数 （2）只是从宏观的角度对内能下的定义 1 仅讨论作功引起的能量变化 系统吸热，使系统的内能增加 系统放热，使系统的内能减少 2 系统在不作功的条件下,仅靠传热引起的能量变化 二 热力学第一定律 first law of thermodynamics 由实验可得: 一个热力学系统由初态→终态,外界对系统作功, 系统从外界吸热Q,W和Q都与过程有关,但W+Q与过程无关. 由实验可得定律的数学表达式： 设：初态：U1 末态：U2 无论什么方式使系统从1态 2态 外界对系统作功 系统从外界吸收