定律对于热力学过程的应用.ppt

由热力学第一定律,1过程特征:常量,5-3 第一定律对于热力学过程的应用,1 等体过程,等体过程系统对外不做功,一、三个等值过程,3P-V图表示,2过程方程:常量,4分析三个量:A Q,等体升压,等体降压,外界传给气体的热量全部用于增加气体的内能,气体放出的热量为气体内能的减少,2过程方程:常量,1过程特征:常量,2 等压过程,系统对外做功,内能的改变量,吸收的热量,由热力学第一定律,3P-V图表示,4分析三个量:A Q,等 压 膨 胀,等 压 压 缩,气体吸收的热量，一部分用于内能的增加，一部分用于对外作功,外界对气体作的功和内能的减少均转化为热量放出。,3.等温过程,热力学第一定律,1过程特征:常量,2过程方程:常量,3P-V图表示,4分析三个量:A Q,由功的定义,过程方程写成,所以,等温过程的热量,A,等温膨胀,等温压缩,等温膨胀中系统吸收的热量全部用来对外作功。,等温压缩中系统放出的热量全部来自外界所作的功。,二 绝热过程,系统与外界无热交换的状态变化过程就是绝热过程。(绝热材料，气体的自由膨胀),1过程特征:,热力学第一定律,过程方程未知,无法计算,绝热过程的功,2分析三个量:A Q,推导绝热过程方程,泊松公式,两边积分,与上式联立求解得,对于微小绝热过程,将 代入，得,利用理想气体状态方程还可以得,再由定义计算功,问题：在绝热膨胀和绝热压缩过程中，温度如何变化？,讨论绝热线和等温线,绝热过程曲线的斜率,等温过程曲线的斜率,绝热线的斜率大于等温线的斜率.,常量,常量,等温线,绝热线,何解对？为什么？,*绝热方程对非静态过程不适用,例1理想气体自由膨胀，去掉隔板实现平衡后压强 p=?,例2 讨论直线过程,有两种方法计算做功：1在直线上任取一点，对应状态3，根据直线方程，得到P=P(V)，再求积分，计算出系统对外界所做的功2直接求梯形面积即A=,例3 如图，对同一气体，I为绝热过程，那么J和K过程是吸热还是放热?,解：对绝热过程,对J过程,吸热,对K过程,放热,例4理想气体的下列过程，哪些是不可能发生的？,（1）等体加热，内能减少，压强增大,（2）等温压缩，压强增大，同时吸热,（3）等压压缩，内能增加，同时吸热,（4）绝热压缩，压强增大，内能增加,答案：不可能发生的有：（1）,（2）,（3）,例5 如图，同一气体经过等压过程AB,等温过程AC，绝热过程AD。问(1)哪个过程作功最多?,解：,(1)由过程曲线下面积知,(2)哪个过程吸热最多？,等温过程：,等压过程：,绝热过程：,等压过程吸热最多,(3)哪个过程内能变化最大,例6 一气缸中贮有氮气，质量为1.25kg。在标准大气压下缓慢地加热，使温度升高1K。试求气体膨胀时所作的功A、气体内能的增量E以及气体所吸收的热量Q。,因i=5,所以Cv=2.5R，可得,解：因过程是等压的，得,例7一定量的理想气体，经过PV图上的a b c d过程，问气体在此过程的吸收的热量。,解：通过坐a，d两点坐标，可以知道两点在同一条等温线上，所以 根据热力学第一定律,所以=曲线下的面积,例8双原子理想气体等压地吸收热量140J，问系统的内能增加量和对外所做的功。,例9 一定量的某单原子分子理想气体装在密封的气缸内，气缸有活塞。已知初状态,现将气体等压加热，体积膨胀2倍，再等体加热使压强增加2倍，最后做绝热膨胀直到温度下降到初态温度。,求：,(1)在pV图上将整个过程表示出来(2)整个过程中内能的改变(3)整个过程中气体吸收的热量(4)整个过程中气体所做的功,解：（1）整个过程由等压膨胀、等体升压和绝热膨胀组成.,（2）由题意，初态温度等于末态温度，内能的改变量为零.,（3)整个过程中气体吸收的热量,（4)整个过程中气体所做的功,例10 一气缸内贮有一定量的刚性双原子分子气体，气缸活塞的面积是，活塞与气缸之间不漏气，摩擦忽略不计，活塞右侧通大气，大气压强，倔强系数 的弹簧两端固定在活塞和一固定板上，开始时气缸内的气体，压强和体积分别为，今缓慢对气体加热，则系统缓慢膨胀到 问过程中气体从外界吸收的热量？,解：以活塞作为研究对象,末态,因,所以F=0，即弹簧处于原长。,初态,末态体积膨胀，且弹簧处于被压缩的状态，所以,