热力学一定理formath.pptVIP

2、准静态循环过程分类 沿顺时针进行的循环 正循环过程 沿逆时针进行的循环 逆(负)循环过程 系统对外界做功： 热机循环 外界对系统做功： 制冷循环 介绍一个具体的热机--蒸汽机 ?热机须有工作物质、高温热源（锅炉）、低温热源（冷凝器） 高温热源 低温热源 热机 A V P ?热机的效率 二、热机和制冷机 四冲程汽油内燃机的循环-----奥托循环（N.A.Otoo） 具体工作过程 #吸入燃料过程：气缸吸入汽油蒸汽和助燃空气，可看作等压过程（过程ea)。 1、压缩过程：活塞运动，将吸入的混合气体加以压缩，可看作绝热过程（过程ab)。 2、爆炸、做功过程：用电火花引起气体爆炸，气体压强剧增，由于爆炸事件短促，活塞在这一瞬间移动的距离很小，近似为等体过程（过程bc）。 4、排气过程，开放排气口，使气体的压强突然降到大气压，近似等体过程（过程da） ，再由飞轮的惯性带动，排出废气。 a b c d V1 V2 p V e 3、做功过程：在这巨大的压力推动下，活塞做功，可看作绝热过程（过程cd） 。 * 第21章 热力学第一定理 21.1 基本概念 21.2 热力学第零定律 21.3 热力学第一定律 21.4 热力学第一定律对理想气体应用 21.5 热机效率 卡诺定理 统计物理学是从微观上来研究热学现象，但很多问题都要涉及到分子的许多细节，如分子的组成、分子的自由度等。有时并不能完全知道这些。这时可从宏观上来研究，以达相辅相成、互相补充的目的。 所谓从宏观上来研究，主要指从能量的角 度来研究。主要内容有： 1）内能、功和热量； 2）热力学第一定律及其对理想气体的应用 3）热力学第二定律。 21.1 基本概念 一、热力学系统 热力学系统（简称系统）：由大量微观粒子组成 的有限的宏观物质系统。 孤立系统：与外界无物质和能量交换的系统 外界（环境）：系统以外的物质 开放系统：与外界有物质和能量交换的系统 封闭系统：与外界无物质，但有能量交换的系统 二、热力学物理量 1、状态参量 描述处于平衡态的系统的性质的物理量，p, V, T。 p：气体对器壁单位面积上垂直作用力。帕 V：气体分子可以到达的空间。单位：立方米 T：物体的冷热程度，分子热运动的剧烈程度。开 P-V (P-T,V-T)图中“点”表示平衡态 0 V p Ⅰ Ⅱ (p1V1T1) (p2V2T2) . . 理想气体状态方程 M：理想气体的质量 μ：理想气体的摩尔质量 R：8.31J/Mol/K普适常数 混合理想气体状态方程 一个系统的状态发生变化时，我们说系统经历了一个过程。 准静态过程 非准静态过程: 过程中的每一中间状态都可看成是平衡态。 驰豫时间为?：即从非平衡到平衡所需的时间。若过程所用的时间t ?,系统有充分时间达到平衡，可视此过程为准静态过程。 2、过程 u 外界对气体做功。? 约为1ms ，压缩一次1s。准静态过程。 T1+△T T1+2△T T1+3△T T2 系统T1 系统从外界吸收升温的准静态过程 3、功 气体 F dx 做功是使系统状态变化的一种方式，功是能量传递和转化的量度和重要表现形式。 系统对外做功（体积功） 1）A 0 系统对外界做正功； A 0 系统对外界做负功。 讨论： 2）p-V 图上曲线下面积表示体积功大小。 3） 功是过程量。 例：n 摩尔理想气体准静态膨胀，初态体积为 V1，温度为 T1，系统从初态分别按等温、等压两种方式膨胀到体积 V2，求：等温、等压两种过程中系统对外界的功并比较它们的大小。 解： （1） 等压过程 0 (2) 等温过程 0 p V V1 V2 等压 4、热量 系统通过热传递过程与外界交换能量的量度为热量Q(卡). 热量与功的异同: Q0 Q0 从外界吸收热量 系统向外界放热 过程量：与过程有关； 2) 等效性：改变系统状态的作用相同； 1卡=4.18焦， 1焦=0.24卡 3)功与热量的物理本质不同. 5、理想气体内能 分子无规则运动的动能、分子间相互作用的势能、分子、原子内的能量、核内的能量等的总和，为气体的内能。 理想气体的内能：分子的动能之和。 当温度改度时,内能也改变: 21.2 热力学第零定律 一、温度（从测量角度） 在不受外界影响的条件下，两个热力学系统相互传递能量（热传递），达到一个共同的平衡态。 处于同一平衡态的所有热力学系统都有一个共同的宏观性质。 定义为：温度 热平衡是能量的平衡，不是物质数量的平衡。 1、热平衡 2、温度 处于热平衡的所有热力学系统的热力学温度相同 二、