大学物理简明教程 教学课件 ppt 作者 陈执平 主编十三 热力学.ppt

[例13-1] 1 mol 单原子理想气体温度从300 K上升到350 K，求系统在以下过程中吸收的热量，增加的内能及对外作的功。 (1) 等体过程；(2) 等压过程． 解　 (1) 　　 　 　　　　　　　 　 [例13-2] 体积为 的1mol气体经等温膨胀过程，压强从 变为 ，求此过程的功。 [例13-3] 将氮气置于一绝热汽缸中，开始时氮气压强为50个标准大气压，温度为300K。经快速膨胀后压强降为1个标准大气压，氮气液化。求氮气液化时的温度(氮气为双原子气体， 。 解 [例13-4] 如图 ，1 mol 双原子理想气体，原来压强为 ， 体积为20 L，先等压地膨胀到原体积的2倍，然后等容冷却到原温度，最后等温压缩到初状态，求（1）工作物质在各过程所作的功；（2）循环的效率． [例13-5] 如图 ，一系统从状态a沿acb到达状态b，吸热334J，系统做功126J。 （1）若系统经adb过程，做功42J，则吸热多少? （2）若系统从状态b沿 [例13-6] 有一卡诺热机效率为 40% 、低温热源温度为280K，在维持低温热源温度不变的情况下将高温热源温度提高多少才能把该热机效率提高到50%。 解 [例13-7] 有人就一种热机提出专利。该热机从 的热源接受热量，向 的冷源排热，热机每接受1000kJ 热量，能发出 0.12kW.h 的电力，专利局是否受理此申请？ [例13-8] 一隔板将绝热容器分隔为体积相等的两部分，左半充有 摩尔理想气体，右半为真空，求将隔板抽走，气体经自由膨胀后，系统的熵变是多少? 解 　 　等压过程功 等体过程功 等温过程功 曲线ba返回状态a时，外界对系统做功为84J，试问系统是吸热还是放热？热量传递了多少? 解：（1）根据热力学第一定律，由 acb 过程可求出 b 态和 a 态的内能差　 经 adb 过程，系统吸收热量 （2）从状态 b 沿曲线 ba 返回状态 a 时 系统放热。 三、卡诺循环 卡诺热机 W A B C D 低温热源T2 高温热源T1 2 1 T T 卡诺循环由两个准静态等温过程和两个准静态绝热过程组成。 2 Q 卡诺循环热机效率的计算 B — C 绝热过程 C — D 等温压缩放热 A — B 等温膨胀吸热 D — A 绝热过程 W A B C D 13－5　热力学第二定律 一、热力学第二定律的表述 开尔文 ：不可能制造一种循环工作的热机，它只使单一热源冷却来作功，而不放出热量给其他物体。 克劳修斯 ：不可能把热从低温物体传到高温物体而不引起其他的变化。 或：第二类永动机是不可能造成的。 二、可逆过程与不可逆过程 无摩擦准静态过程为可逆过程。自然界中是不存在可逆过程的。 三、卡诺定理 　1　在相同的高温热源和相同的低温热源之间工作的一切可逆热机，其效率都相等。 2　在相同的高温热源和相同的低温热源之间工作的一切不可逆热机，其效率都不可能大于可逆热机的效率。 卡诺定理： 解 不违反热力学第一定律 违反了热力学第二定律，因此申请不能通过。 13－6　熵 一、熵的概念 可逆卡诺热机的效率为 整理： 由于对卡诺循环的讨论中， 表示向低温热源的放热， 故 可写成 即，经过一个可逆卡诺循环，热温比总和为零。 所有 n 个卡诺循环热温比之和为 将吸热与放热的热温比合并考虑，上式可写为 时，有 表明存在一个状态函数。现将这个函数称为熵，用 S 表示 若用 分别表示系统在状态 A 及状态 B的熵，则对可逆过程，有 系统熵的增量等于A 和B 间任一可逆过程热温比的积分。 二、熵增加原理 由卡诺定理 对不可逆过程有 同理可得 * 第十三章　热力学基础 13－1　几个基本概念 一、热力学过程 热力学系统: 由大量分子组成的宏观物体（如气体、液体、固体、电介质等） 外界：与热力学系统相互作用的环境称为外界。 热力学过程：热力学系统的状态随时间改变的过程称热力学过程。 准静态过程： 从一个平衡态到另一平衡态所经过的每一中间状态均可近似当作平衡态的过程 . 气体 活塞 砂子 1 2 二、内能　功　热量 1．内能 对于理想气体，内能是分子热运动的动能，是温