六章节热力学基础.ppt

,第六章 热力学基础,第06-1讲 热力学第一定律 第06-2讲 绝热过程 循环过程 第06-3讲 热力学第二定律,本章分三讲,本次课内容,6-1 气体物态参量 平衡态 理想气体物态方程6-2 准静态过程 功 热量 6-3 内能 热力学第一定律6-4 热力学第一定律在等值过程中的应用,课本 pp177185；练习册 第二十单元,第06-1讲热力学第一定律,本次课内容重新组合,一 气体的物态参量(p,V,T),1)气体压强,2)体积V:,3)温度T:,6-1 气体物态参量 平衡态,二 平衡态,实际上的处理：1)是否可看作平衡态？足够长时间 2)具体处理-分小段 3)远离平衡态-非线性 耗散结构,三、准静态过程,任意时刻的中间态无限接近于一个平衡态，“无限缓慢”,p-V 图上的一个点.,p-V 图上的一段曲线.,一、内能 功和热量,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。,理想气体内能:,内能是状态量,是温度T 的单值函数。,6-2 准静态过程 功 热量,内能是状态参量T、V的单值函数。,系统内能改变的两种方式:,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,热量传递可以改变系统的内能 热量是过程量,使系统的状态改变，传热和作功是等效的。,a),b),作功是通过物体作有规则的宏观运动来完成的。通过作功来实现物体的有规则宏观运动与系统内部分子无规则运动之间的转换，从而改变系统的内能。,传递热量是通过分子之间的无规则运动来完成的。通过传递热量来实现系统外分子无规则运动与系统内分子无规则运动之间的转换，从而改变系统的内能。,这条曲线的方程称为过程方程，准静态过程是一种理想的极限。,三、准静态过程的功和热量,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：,体积功的计算:,1.准静态过程中的功:,a),公式适用条件:1)准静态过程。2)外界压力保持恒定情况下的非准静态过程,此时P应理解为外界压强。,如：气体的自由膨胀过程中，系统对外作的功A0,3)无论是准静态过程，还是非准静态过程，体积不变时，都有A0,b)功的图示：,功的大小等于PV图上过程曲线下的面积。,功是过程量,Cm(摩尔热容)：1mol物质升高1K所吸收的热量,热容法:,利用热力学第一定律:,2.准静态过程中热量的计算:,a),b),系统从外界吸收的热量,一部分使系统的内能增加,另一部分使系统对外界做功.,准静态过程,微小过程,6-3 热力学第一定律,一、热力学第一定律,：系统对外界作的功,系统内能的增量,a）能量转换和守恒定律.第一类永动机是不可能制成的.b）实验经验总结，自然界的普遍规律.,6-4、热力学第一定律在理想气体等值过程中的应用,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。,等体过程:特征:dV=0,功：A0,由热力学第一定律得：,一.热力学第一定律在理想气体等值过程中的应用,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。,等压过程:特征:dP=0,3.等温过程:特征:d T=0 dE=0,二.气体的摩尔热容量,1摩尔物质温度升高1K时所吸收的热量称为该物质的摩尔热容，用C来表示:,1.摩尔热容量的定义:,单位：,理想气体,理想气体的内能另表述,1.)理想气体的定体摩尔热容:,2、理想气体的摩尔热容量:,迈耶公式,在等压过程，温度升高1度时，1mol理想气体多吸收8.31J的热量，用来转换为膨胀时对外做功。,3.)比热容比:,2.)理想气体的定压摩尔热容,摩尔数为 的理想气体在等压过程中吸收的热量为:,单:,双:,例: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,