.气体的绝热膨胀过程和节流过程.-热力学统计物理汪志诚（精品）.ppt

作业：2.5, 2.6,2.7,2.8,2.9在讲完第二节后已经可以做，这里留可以更好的考虑偏导数的物理意义。 * 作业：2.5, 2.6,2.7,2.8,2.9在讲完第二节后已经可以做，这里留可以更好的考虑偏导数的物理意义。 * 作业：2.5, 2.6,2.7,2.8,2.9在讲完第二节后已经可以做，这里留可以更好的考虑偏导数的物理意义。 * * 作业：2.10，2.11可以做。2.11做为例题讲解比较好，因为表面系统大家不熟悉。 * * * * 本页没讲，课后添加。 * * §2.1 内能、焓、自由能和吉布斯函数的全微分 复习：§2.1-2.2 dU = TdS – pdV dH = TdS + Vdp dF = – SdT – pdV dG = – SdT + Vdp §2.2 麦氏关系的简单应用 复习：§2.1-2.2 一. 能态方程 三. 简单系统的 Cp 和CV 的关系 二. 焓态方程 §2.3 气体的绝热膨胀过程和节流过程 一. 绝热膨胀 绝热膨胀过程，熵不变，温度随压强的变化率为： 由Maxwell关系 (2.3.8) 绝热膨胀过程压强下降，必定导致气体降温。 物理效应的描述用偏导数: (1)绝热膨胀 绝热自由膨胀过程 (2)节流过程 新课：§2.3气体的绝热膨胀过程和节流过程 二. 气体的节流过程 1.装置： 2、节流过程的特点：节流前后压强下降，焓值不变。 多孔塞实验： V1 ， p1 V2 ，p2 多孔塞 p1 p2 外界对气体作的功： 过程绝热，Q = 0，由热一律可得: U2-U1= W+ Q = p1V1-p2V2 即， H2 = H1 节流过程是等焓过程。 新课：§2.3气体的绝热膨胀过程和节流过程 因为 所以 即 (2.3.5) 3.焦 - 汤系数 焓不变的条件下气体温度随压强的变化率 新课：§2.3气体的绝热膨胀过程和节流过程 讨论： (1) 理想气体 pV = nRT 理想气体经节流过程后，温度不变。 (2) 实际气体 焦-汤正效应，致冷。 焦-汤负效应，变热。 焦-汤零效应，温度不变。 (2.3.5) 新课：§2.3气体的绝热膨胀过程和节流过程 焦-汤系数 4.等焓线 新课：§2.3气体的绝热膨胀过程和节流过程 5. 反转温度 对应于 转变成 的温度, 也就是使 变号的温度。 气体经绝热膨胀后，温度总下降，无反转温度。 新课：§2.3气体的绝热膨胀过程和节流过程 6. 节流致冷和绝热致冷比较 在相同的压强降落下，气体在准静态绝热膨胀中的温度降落大于节流过程中的温度降落。 节流：温度愈低，制冷效果愈好，但气体必须预冷 绝热：致冷效果随温度降低而降低，但不需预冷 新课：§2.3气体的绝热膨胀过程和节流过程 证明: 获取低温通常做法: 新课：§2.3气体的绝热膨胀过程和节流过程 (1)先气体绝热膨胀，使其温度降低到转变温度以下 (2)再经过节流过程进一步将气体温度下降，直至使气体液化。 对于1K 以下的低温，则要用绝热去磁致冷来获得。 作业：2.5 小结：§2.3气体的绝热膨胀过程和节流过程 一. 绝热膨胀 压强下降必定导致气体降温 二. 气体的节流过程 反转温度 §2.4 基本热力学函数的确定 基本热力学函数：物态方程、内能和熵. 一. 以T, V 为态变量 1. 物态方程： 2. 内能： p = p ( T, V ) 能态方程 (由实验得到) 新课：§2.4 基本热力学函数的确定 (2.4.3) 3. 熵： 新课：§2.4 基本热力学函数的确定 (2.4.5) 例题1： 求1 mol 范德瓦尔斯气体的内能和熵 解： 由物态方程： 得 内能： (2.4.17) (2.4.18) 熵： (以T, V 为态变量) 新课：§2.4 基本热力学函数的确定 又：范氏气体的cv 只是T的函数，与v 无关(参2.9题) 二. 以T, p 为态变量 1. 物态方程： V = V ( T, p ) (由实验得到) 2. 焓： ∵ (2.4.8) ∴ 焓态方程 3. 熵： (2.4.10) ∵ ∴ ∴ 内能： 新课：§2.4 基本热力学函数的确定 例题2： 求1 mol 理想气体的焓、熵和吉布斯函数 解： (2.4.11) 焓： 熵： (2.4.12) (以T, p 为态变量) 新课：§2.4 基本热力学函数的确定 吉布斯函数： g = h – Ts 或 通常将g 写成： (2.4.13) (2.4.1