_2_化热基本概念.ppt

定义：若系统由始态到终态的过程是由一连串无限邻近且无限接近于平衡的状态构成，则这样的过程称为准静态过程。 准静态过程 可逆过程 (准静态过程的极限） 无摩擦力的准静态过程（膨胀、压缩）的极限，可 视为 可逆过程。 热力学可逆过程具有下列特点： ( I ) 在整个过程中，系统内部无限接近于平衡； ( iii )系统和环境能够由终态，沿着原来的途径从相反方向步步 回复，直到都恢复原来的状态。 (ii)在整个过程中，系统与环境的相互作用无限接近于平 衡，过程的进展无限缓慢；Tsu＝T；Psu＝P 。 可逆过程的体积功 可逆过程, Psu＝P 理想气体的膨胀, 由PV＝nRT，则 理想气体定温膨胀,T 为恒量，则 dW＝－PsudV＝－PdV 尽管可逆过程是一种只能趋近而不能达到的理想过程。 可逆过程是热力学中极为重要的过程。 为什么 只有在可逆过程中，体积功 只有在可逆过程中， 许多重要的热力学关系式在此基础上才得以建立。 可逆过程可以当作一种基准来研究实际过程的效率。 可逆膨胀过程，系统对环境作功最大。 可逆压缩过程，环境对系统作功最小。 但 卡诺循环（卡诺热机） 卡诺出色地运用了理想模型的研究方法，以他富于创造性的想象力，精心构思了理想化的热机—后称卡诺可逆热机（卡诺热机），提出了作为热力学重要理论基础的 卡诺循环和卡诺定理，从理论上解决了提高热机效率的根本途径。 1824年6月12日他发表了著名的论文 《 谈谈火的动力和能 发动这种动力的机器 》 然后活塞缓慢压缩蒸汽，经过一段时间后汽缸与冷凝器脱离，作绝热压缩直到回复原来的状态。这是由两个等温过程和两个绝热过程组成的循环，即后来所称的“卡诺循环”。 他构造了在加热器与冷凝器之间的一个理想循环： 汽缸与加热器相连，汽缸内的工作物质水和饱和蒸汽就与加热器的温度相同，汽缸内的蒸汽如此缓慢地膨胀着，以致在整个过程中， 蒸汽和水都处于热平衡。 然后使汽缸与加热器隔绝，蒸汽绝热膨胀到温度降至与冷凝器的温度相同为止。 克拉珀珑将卡诺循环在一种“压（力）-容（积）图”上表示出来，并证明卡诺热机在一次循环中所做的功，其数值恰好等于循环曲线所围的面积。克拉珀珑的工作为卡诺理论的进一步发展创造了条件。 过程（1）等温（T1）可逆膨胀， 过程（2）绝热可逆膨胀， 过程（3）等温（T2）可逆压缩， 过程（4）绝热可逆压缩， 式中Q1、、Q2 为工作物质在T1、T2 温度处吸、放的热量，不同热机循环过程不同，效率也不同。 热机效能的重要标志之一就是它的效率，既吸收来的热量有多少转化为有用的功。热机效率定义为 应用前面所讨论过的关于理想气体的等温过程、绝热过程等有关知识，讨论理想气体经过下列四步可逆过程所构成的卡诺循环。 还有些能源，如火山能、地震能、雷电能、宇宙射线能、核聚变等还未能被人们所利用开发，期待进一步开发利用。 核聚变是人类迄今为止发现的一种最无限、清洁、安全的新能源。 “ 人造太阳 ” 核聚变之所以受到全世界的关注，是因为它诱人的前景。核聚变以海水中提炼出的氘为原料，一升海水中可提炼出30毫克氘，其聚变后放出的能量相当于300升汽油燃烧放出的能量。更为可贵的是核聚变反应中几乎不存在放射性污染，万一发生意外，反应堆会自动冷却停止反应，不会发生爆炸事故。 核聚变的利用真正到实用阶段还需要化费50年时间。 机械能？ 热能？ 热量？ 功？ 内能（热力学能）？ 熵？ 焓？ 亥姆霍茨自由能？ 吉布斯自由能 ? 温度 和 温标 ? 状态和状态函数？ 过程和可逆过程？ …… 系统 和 环境？ 能？ 机械能是与物体宏观机械运动或空间状态相关的能，前者称之为动能，后者称之为势能。 热能 分子的无规则运动称为热运动，热运动的能就是热能。它包括所有模式热运动的动能和原子、分子间的相互作用势能。 热能的传递方式有三种，即传导、对流和辐射。 热量 定义： 热量 ?热能变化的量度。 用符号Q 表示。 系统与外界之间由于存在温度差而传递的热能的量度叫做热量。 系统与外界之间由于存在温度差而传递的能量叫做热量。 同一个“热”字，通常有三种含义：常听到的“今天真热”，这里的“热”指的是“温度”；“传热”的“热”字指的是“热量”；而“热力学”的“热”字指的是“热能”。三种含义包括三个不同的概念，即温度、热量、热能。 在质点移动的过程中如受到恒力的作用，我们把力的大小、位移的大小以及力的方向和位移方向之间夹角的余弦三者的乘积称为恒力对质点作的 功。 用矢量符号表示： 在力学中，功是这样来定义的： 功 W ＞0 ?环境对系统作功(环境以功