南理工大学物理上第7章7 (1 3)热力学基础ppt课件.ppt

第七章 热力学基础,（研究系统在状态变化过程中热与功的转换关系和条件）,1 掌握功和热量的概念，正确理解平衡过程、可逆过程和不可逆过程。2 掌握热力学第一定律及其符号规则，能熟练地分析、计算理想气体各等值过程和绝热过程中的功、热量和内能的改变量。3 掌握摩尔定容热容和摩尔定压热容的概念，正确理解梅耶公式中R的物理意义。4 掌握在理想气体作为工作物质的条件下，热机循环效率特别是卡诺循环效率的计算。5 正确理解热力学第二定律的两种叙述及其等价性，了解热力学第二定律的统计意义，了解熵的概念。,一、内能 功和热量,3）实际气体内能：所有分子热运动的动能和分子间势能的总和。,2）理想气体内能,内能是状态量,是状态参量T的单值函数。,内能是状态参量T、V的单值函数。,7-1 热力学第一定律,1）内能：系统处于一定状态时系统内所有分子能量的总和,4）系统内能改变的两种方式,作功是系统热能与外界其它形式能量转换的量度。,10、做功可以改变系统的状态 摩擦升温（机械功）、电加热（电功） 功是过程量(宏观功),20、热量传递可以改变系统的内能 热量是过程量（微观功）,热量是系统与外界热能转换的量度。,使系统的状态改变，传热和作功是等效的。,内能是状态量。,某一过程，系统从外界吸热 Q，对外界做功 A，系统内能从初始态 E1变为 E2，则由能量守恒：,热力学第一定律的普遍形式,二、 热力学第一定律,无限小过程(元过程）,Q0，系统吸收热量；Q0,系统对外作功；A0,系统内能增加，E0,系统内能减少。,规定,对于准静态过程，如果系统对外作功是通过体积的变化来实现的，则,热力学第一定律另一表述： 制造第一类永动机(能对外不断自动作功而不需要消耗任何燃料、也不需要提供其他能量的机器)是不可能的。,当热力学系统在外界影响下，从一个状态到另一个状态的变化过程，称为热力学过程，简称过程。,热力学过程,三、准静态过程,准静态过程：系统从一平衡态到另一平衡态，如果过程中所有中间态都可以近似地看作平衡态的过程。,非静态过程：系统从一平衡态到另一平衡态，过程中所有中间态为非平衡态的过程。,弛豫时间： 从平衡态破坏到新平衡态建立所需的时间。,对于实际过程，若系统状态发生变化的特征时间远远大于弛豫时间，则可近似看作准静态过程。,V图上，一点代表一个平衡态，一条连续曲线代表一个准静态过程。,这条曲线的方程称为过程方程，准静态过程是一种理想的过程。,四、准静态过程的功和热量、内能,当活塞移动微小位移dl时，系统对外界所作的元功为：,系统体积由V1变为V2，系统对外界作总功为：,1、体积功的计算,体积功的图示,比较 a , b过程可知，功的数值不仅与初态和末态有关，而且还依赖于所经历的中间状态，功与过程的路径有关。 功是过程量,由积分意义可知，功的大小等于pV 图上曲线pV与V轴所包围的面积。,2、内能的计算（理气）,对封闭系统，气体种类，质量不变：,3、热量Q的计算,7-3热力学第一定律在理想气体等值过程中应用,1.等体过程,V=恒量，dV=0，dA=pdV=0，,等体过程中，外界传给气体的热量全部用来增加气体的内能，系统对外不作功。,2. 等压过程,=恒量，dp0,等压过程中系统吸收的热量一部分用来增加系统的内能，一部分用来对外做功。,3. 等温过程,T=恒量，dT=0，dE=0,等温过程中系统吸收的热量全部转化为对外做功，系统内能保持不变。,一、热容量与摩尔热容量,表示升高1K所吸收的热量,热容量：系统在某一无限小过程中吸收热量dQ与温度变化dT的比值称为系统在该过程的热容量（C）,摩尔热容量：1mol物质的热容量（Cm）,比热容：单位质量的热容量（C比） 。,7-2 气体的摩尔热容量,二、理想气体的摩尔热容量,1、理想气体的定体摩尔热容量,理想气体,理想气体的内能另表述,等体过程中 摩尔气体吸热为：,迈耶公式,2、理想气体的定压摩尔热容量,3、比热容比,理想气体,计算各等值过程的热量、功和内能的理论基础,（4） 各等值过程的特性 .,一 等体过程 定体摩尔热容,二 等压过程 定压摩尔热容,摩尔热容比,三 等温过程,绝热,多方,V=CA=0,P=C,T=CdE=0,例2:某理想气体的p-V关系如图所示，由初态a经准静态过程直线ab变到终态b。已知该理想气体的定体摩尔热容量CV=3R，求该理想气体在ab过程中的摩尔热容量。,解：ab过程方程为,设该过程的摩尔热容量为Cm,例3，1mol的理气经图示的两个不同过程（142）和（132）由状态12,P2=2P1, V2=2V1,该气体 ，状态1温度为T1，求两个过程从外界吸收的热量。,