大学物理B层次--第十三章 热学.ppt

对于理想气体分子,单原子? =5/3=1.67, 刚性双原子气体? =7/5=1.40,刚性多原子气体? =8/6=1.33。 为什么Cp CV ? 这是由于在等压过程中,气体不但要吸收与等体过程同样多的热量来增加内能,同时还须多吸收8.31J的热量来用于对外作功。 引入等体摩尔热容CV后，对理想气体的准静态过程，热力学第一定律可写为： 比热容比(泊松比、绝热系数)定义为 (18-13) (18-14) 多方过程—摩尔热容C为常量的准静态过程。 热一： CdT=CVdT+pdV 即 3.多方过程的摩尔热容C 由 pV=RT ? pdV+Vdp=RdT 于是得 令 —多方指数 完成积分就得多方过程的过程方程： 解得多方过程的摩尔热容为 由 讨论： (1) n=0, 等压过程， Cp=CV+R ,过程方程: T/V=C; (2) n=1, 等温过程，CT =? , 过程方程: pV=C; (3) n=? , 等体过程, CV =iR/2 , 过程方程: p/T=C; (4) n=? , 绝热过程，CQ=0, 过程方程: 问题：过程方程与状态方程有何区别？ 过程方程表达的是状态变化过程中，前后两个状态的状态参量间的关系。 例如:在等温过程，其过程方程就是 p1V1= p2V2 表达一个状态的参量(p,V,T)间的关系。 P1 P2 V1 V2 1 2 图18-8 §18-3 热力学第一定律应用于理想气体 1.等体过程 (1)特征: V=C 过程方程：p/T=C p V 1(p1 ,V,T1) 2(p2 ,V,T2) 图18-9 (2) (3) A=0 (4) Q=?E+A (5) (1)特征: T=C 过程方程：pV=C (2) (5) (3) (4) Q=?E+A p V 图18-10 2(p2 ,V2 ,T) 1(p1 ,V1 ,T) 2.等温过程 (1)特征: p=C 过程方程：V/T=C (2) (5) (3) (4) Q=?E+A 3.等压过程 2 1 p V 图18-11 p V2 V1 (1)特征: 吸热Q=0 过程方程： (5) (3) (4) Q=0 4.绝热过程 (2) Q=?E+A=0 p V 图18-12 2(p2 ,V2 ,T2) 1(p1 ,V1 ,T1) p V 图18-13 2(p2 ,V2 ,T2) 1(p1 ,V1 ,T1) 等温 绝热 将绝热线和等温线对比，我们发现： 绝热线比等温线更陡些。 这表明：从同一状态出发，膨胀同一体积，绝热过程比等温过程的压强下降得更多一些。 这是什么原因呢？ 等温膨胀过程，压强的减小，仅来自体积的增大。 而绝热膨胀过程，压强的减小，不仅因为体积的增大，而且还由于温度的降低。 等温: pV=C 绝热: pV?=C 例题 18-4 (1)单原子气体分子在等压膨胀过程中，将把吸热的 %用于对外作功。 =0.4 40 (2)处于标准状态的1mol氧气, 在保持体积不变的情况下吸热840J, 压强将变为 。 QV =CV(T-To）, =1.163×105pa 1.163×105pa Po=1.013×105 Vo=22.4×10-3 例题 18-5 3mol温度To=273k的气体，先等温膨胀为原体积的5倍，再等体加热到初始压强，整个过程传给气体的热量是8×104J。画出pV图，并求出比热比?。 p V 图18-14 解 即 Q=3RToln5+3CV(T-To) Vo To 5Vo T ?T=5To 于是解得 CV =21.1 由等压过程方程： 例题 18-6 图18-15中pb是绝热过程, 问: pa和pc是吸热还是放热过程? 于是有 Ea-EpEb-EpEc-Ep 知: EaEbEc 由 显然 ApaApbApc 亦即 QpaQpbQpc Ea-Ep +Apa Eb-Ep +Apb Ec-Ep +Apc =0 所以 pa是吸热, pc是放热过程。 p V 图18-15 p a b c ? 例题 18-7 如图18-16所示，容器左边有理想气体，压强、体积、温度分别是po ,V,To，右边为真空，容积也为V。现抽去