第05章讲 热力学-精品课程-大学物理=厦门大学.pptx

第二篇 热学引言一．热学的研究对象 研究一个与温度有关的各种宏观现象——热现象，以及这些现象的微观机制。宏观与微观:宏观现象与宏观量：宏观现象即一个系统所表现出来的各种物理性质以及这些性质的变化规律。描述一个系统宏观性质的物理量称为宏观量。例：P、V、T、E、C等。微观运动与微观量：微观运动即系统内部的微观粒子的热运动。描述微观粒子热运动的物理量称为微观量。例：m、v、? 等。宏观与微观的关系：微观粒子的热运动与系统的各种宏观热现象之间存在着内在的联系。宏观量等于微观量的统计平均值。二．热学的研究方法宏观方法：把系统看成一个整体，从基本的热力学定律（这些定律是从观察、实验中总结出来的）出发，通过严密的逻辑推理的方法研究系统的各种宏观性质及其变化规律——热力学。微观方法：依据微观粒子热运动所满足的力学定律，通过统计的方法研究系统的宏观性质，并揭示各种热现象的本质——统计物理学。第五章热力学基础§5-1 平衡态 状态参量 状态方程§5-2 热力学第一定律§5-3 气体的摩尔热容§5-4 热力学第一定律对理想气体的应用§5-5 循环过程 卡诺循环§5-6 热力学第二定律§5-1 平衡态 状态参量 状态方程2. 平衡态 在不受外界影响的条件下，系统的宏观性质不随时间改变的状态，称为平衡态。 平衡态是一种动态平衡状态。 二. 状态参量1. 状态参量：描述热力学系统平衡态的宏观性质的物理量。例：P、T、V、E、S ...2. 气体的状态参量：压强(P)、体积(V)、温度(T) 压强(P)：作用于容器壁上单位面积的力。单位：帕斯卡（Pa）、大气压（atm）体积(V)：分子热运动所能达到的空间，即容器体积。 单位：立方米（m3）、升（L）导热板AB温度(T)：互为热平衡的系统所具有的的一个共同的宏观性质，称为系统的温度 。温标：温度的定量表示。摄氏温标：t（0C）热力学温标：T（K）A、B 两系统达到 热平衡 时，两系统具有一个共同的宏观性质－－ 温度 。－－气体普适常量三. 状态方程1. 状态方程：状态参量（P，V，T）之间的关系，即 f（P, V, T）=02. 理想气体状态方程PV=?RT§5-2 热力学第一定律SQP2WSP1E2E1一．热力学过程1．热力学过程：　系统从一个平衡态向另一个平衡态过渡的过程2. 准静态过程：　系统的热力学过程进行得无限缓慢，以致于每一个中间状态都可视为平衡态 p1(p1,V1,T1,E1)2(p2,V2,T2,E2) OV图3一个点：表示一个平衡态一条曲线：表示一个准静态过程SPdl二. 内能 功 热量1．功 做功的概念：做功是系统与外界进行能量交换，从而使系统的状态发生改变的一种形式。 功的计算 p 1nm2O VV1V2热学132. 内能 系统通过绝热过程从一状态过渡到另一状态，做功只与始、末状态有关，而与具体的做功过程无关。所以存在一由系统状态决定的物理量E，使得E称为系统的内能。 内能是状态量：实际气体：理想气体：内能是温度的单值函数： 内能指与微观热运动有关的能量，不包括系统整体的机械能。（无功过程）3．热量热传递的概念：热传递是系统与外界进行能量交换，从而使系统的状态发生改变的另一种形式。 热量：系统通过只热传递过程与外界交换的能量，即 热量与过程有关。 做功与热传递：做功使宏观运动（分子有规运动）的能量与微观粒子的热运动（分子无规运动）的能量相互转换；热传递使系统内、外微观粒子的热运动的能量的能量相互转换。SP1SQP2WE2三. 热力学第一定律 系统所吸收的热量，一部分使系统的内能增加，另一部分用于系统对外做功： 无限小过程： E1§5-3 气体的摩尔热容一．摩尔热容使1mol的物质温度升高1度所需的热量，即 C与过程有关 二. 定容摩尔热容 通过等容过程使一摩尔的物质温度升高一度所需的热量，即 理想气体：三. 定压摩尔热容 通过等压过程使一摩尔的物质温度升高一度所需的热量，即 理想气体：四．CV和CP的关系 §5-4 热力学第一定律对理想气体的应用 一．等容过程 P 2(P2,V,T2) 1(P1,V,T1) O VV＝const.图8二．等压过程 pP＝const.Q1(P,V1,T1)2(P,V2,T2)VO 图10三．等温过程 p1(p1,V1,T)2(p2,V2,T) V O(p1V1=p2V2)图9QT=const.四．绝热过程 P1. 绝热过程的过程方程 －－泊松公式 pA 等温线 绝热线OV 图11　绝热线与等温线 p 1(P1,V1,T1)2(P2,V2,T2)OV 图122. 绝热过程的?E、A和Qp(105Pa) a6 b212V(10-3m3) 热学19§5-5 循环过程 卡诺循环 p O V热学20一．循环过程 系统由某一状态出发，经过一