第九章热力学1.pptVIP

* 山东轻工业学院 数理学院 第九章 热力学 大学物理 山东省精品课程 山东轻工业学院 数理学院 第九章 热力学 9.1 热学的研究对象和研究方法 9.2 平衡态 理想气体状态方程 9.3 功 热量 内能 热力学第一定律 9.4 准静态过程中功和热量的计算 9.5 理想气体的内能和CV ，Cp 本章内容 9.6 热力学第一定律对理想气体 在典型准静态过程中的应用 9.7 绝热过程 9.8 循环过程 9.9 热力学第二定律 9.10 可逆与不可逆过程 9.11 卡诺定理 第九章 热力学 本章内容 教学基本要求 一、掌握内能、功和热量概念。理解准静态过程。 二、掌握热力学第一定律， 理解理想气体的摩尔定体热容、摩尔定压热容， 能分析计算理想气体在等体、 等压、等温和绝热过程中的功、热量和内能的改变量。 三、理解循环的意义和循环过程中的能量转换关系，会计算卡诺循环和其它简单循环的效率。 四、了解可逆过程和不可逆过程，了解热力学第二定律。 教学基本要求 组成物质的分子或粒子都在作永不停息的无规则运动，称为热运动。大量分子热运动的集体效应在宏观上表现为物体的热现象和热性质。 热学研究物质的热运动以及热运动与其他运动形式之间相互转化的规律。 热学分为宏观理论和微观理论。 9.1 热学的研究对象和研究方法 热力学：以观察和实验为基础,通过归纳和推理概括出有关热现象的共同规律,主要研究热力学体系的宏观特性。 统计物理学：从物质的微观模型出发，应用力学规律和统计方法研究大量粒子热运动规律的微观理论，揭示了粒子的微观运动与宏观热现象之间的深刻联系。 宏观物体都是由大量永不停息地运动着、彼此有相互作用的分子或原子组成。 现代仪器已可以观察和测量分子或原子大小及它们在物体中的排列情况, 例如 X 光分析仪，电子显微镜，扫描隧道显微镜等。 利用扫描隧道显微镜技术把一个个原子排列成 I B M 字母的照片。 热力学研究对象 大量的气体分子组成的系统(热力学系统)。 例如,气体的分子数 NA=6.02×1023mol-1,如果我们在坐的同学每人每分钟数一千个,几百年也数不完。 从能量观点出发，不管其微观结构，研究气体热现象宏观的基本规律。 宏观的热力学方法。 热力学研究方法 9.2 平衡态 理想气体状态方程 一、气体的物态参量 V、P、T 1. 体积V 宏观上,气体所能达到的空间。 微观上,体积是由于分子作无规热运动所能达到的空间。 单位：m3 或 L ; 1L=10-3m3 比如,在容器里,容器的体积是气体的体积。 2. 压强 P 宏观上,气体作用于容器器壁单位面积的正压力，即 p = F/S 。 微观上,大量分子作无规热运动,对器壁的作用力。 单位： Pa（帕斯卡） 1Pa = 1Nm-2 1标准大气压 = 1.013×105Pa 3. 温度T 宏观上, 物体的冷热程度。 微观上,大量分子作热运动的剧烈程度。 单位：K(开尔文) 绝对温标(热力学温标)：T T = 273.15 + t V p A( P1 V1 T1 ) B( P2 V2 T2 ) p ~V 图上表示平衡态 平衡态的特点 二、平衡态 一定量的气体，在不受外界的影响下，经过一定的时间，系统达到一个稳定的、宏观性质不随时间变化的状态或气体的物态参量 P、V、T 都不随时间变化的状态，称平衡态。　 (1)单一性 ( p ,T 处处相等)； (2)自发过程的终点； (3)热动平衡 。 三、理想气体物态方程 1. 理想气体的宏观定义 气体在任何情况下,都遵守玻意耳、盖-吕萨克和查理这三条实验定律,这种气体为理想气体。 2. 物态方程 气体处于平衡态时，宏观参量间的函数关系。 T = f ( p , V ) 一定量的气体,三个物态量之间有一定的关系。当其中一个变化时,其他两个量也会随之发生变化。也就是说,其中一个量是其他两个量的函数。 理想气体物态方程 m 为气体质量，M 为1 摩尔气体的质量，称摩尔质量，R为摩尔气体常量, 其取值与所用单位有关。 讨论 （2）方程的几种形式： （1）方程由实验得出, 是一实验方程。 对一定质量的同种气体 过程方程 称为玻耳兹曼常量。 n =N/V 为气体分子数密度。 得 利