华理大物第七章热力学.ppt

Feng,X.J. * 故同一系统，在不同过程中的热容量有不同的值，有实际意义的是使热传递过程在一定条件下进行，因而有常用的定容热量与定压热容量 。 * 7.1 7.2 热力学第一定律 过程：从一平衡态 — 另一平衡态的过渡 第七章 热力学基础 过程经历的中间态总能视为平衡态 缓慢拉活塞 过程进行得很缓慢 初 末 1.1 准静态过程（平衡过程）: 在P—V图上可表示为一条曲线 1. 热力学过程: 按过程特点分: 等容, 等温, 等压, 绝热, 多方, 循环 特点: 1.2.非静态过程(非平衡过程）: 中间态不能视为平衡态 真空 抽去挡板 在P—V图上不能表示为一条曲线 过程进行快慢的标准： t（过程进行时间）》 τ（弛豫时间） 从破坏—建立的时间 书: 活塞上的沙子一粒粒移走时,容器中的气体状态变化的过程 扩散过程： 当平衡恢复时，也就是过程进行完毕时, ∴ t 》τ总不满足，总是非静态过程。 2.内能 ∴内能是状态参量的函数，内能的变化由状态变化单值决定 理想气体的内能: 3.功 仅讨论准静态过程中压力作功： 规定：系统对外界作功（气体膨胀）为正 外界对系统作功（气体压缩）为负 S F dl 功的图示: 功的几何意义: 由图可知:功与过程的路径有关 =曲线下的面积 体系质量 m, 温度升高dT时，吸收的热量为 dQ 定义热容量为： 热量与过程有关，故热容也与过程有关。 1mol物质温度变化1k时吸收（或放出）的热量 4.热量 摩尔热容： V不变时，1mol物质温度变化1k时吸收（或放出）的热量 定容摩尔热容： P不变时1mol物质温度变化1k时吸收（或放出）的热量 定压摩尔热容： 外界对系统作功＋外界对系统传热＝系统内能的增量 5. 热力学第一定律 A 系统对外作功为 “ + ” 外界对系统作功为“ － ” E 系统的内能增量为“ + ” 放热为 “ ” 吸热为“ + ” Q Q=ΔE+ A 即 符号规定： 对任何过程均适用，第一定律是自然界的普遍规律 若为准静态过程: 则第一定律可写为： 包括热量在内的能量守恒 适用范围: 7.3 第一定律对理想气体等值过程的应用 1. 等体过程: 特点：V＝常数　dV=0 过程方程： =恒量 P-V图: Q, ΔE, A计算 P V P1 p2 o 2 1 单 多 双 2. 等压过程 特点：P＝常数　dP=0 P-V图 Q,ΔE, A计算 过程方程： =恒量 1 2 P o V2 V1 V 对任何过程： 热容比: 3. 等温过程 特点：T＝常数 dT=0　dE=0 过程方程：PV=恒量 P-V图 Q,ΔE,A计算 ΔE=0 P V １ T ２ P1 P P2 0 V1 dV V2 I I I P V o . . 4. 绝热过程 特征： dQ = 0 绝热 绝热过程方程 ? ---绝热过程方程 等温过程: PV=C 绝热过程: A 绝热线与等温线比较 在A点绝热线斜率的绝对值大于等温线斜率的绝对值 膨胀相同的体积绝热比等温压强下降得快 等 温 绝 热 例: 已知理想气体经历图中abcd过程Td=Ta, a?b 绝热，b?c 等 容，c?d等压 P1, V1 , P2, V2 , 为已知。求： （1）Pb和Vd （2）abcd过程中系统的ΔE （3）abcd过程中系统吸收的热量 解: (1) 0 V1 　　 V2 　 V P P1 P２ b a d c (2) ∴ abcd过程中系统ΔE＝0 （3）∵过程ΔE＝0 0 V1 　　 V2 　 V P P1 P２ b a d c P259: (7-22) 例: 汽缸内有单原子理想气体，若绝热压缩使其容积减半，问气体分子的平均速率变为原来速率的几倍？若为双原子理想气体, 又为几倍。 解： 由绝热方程： 单原子气体 双原子气体 讨论:理想气体放在绝热容器中的左半部(P0，T0)另一半真空, 问：撤去挡板后达平衡时，气体的压强 P0V0 T0 真空 V0 判断: 气体向真空自由膨胀为扩散过程, 是非静态,不能用过程方程 但第一定律和状态方程总适用 绝热: 向真空扩散: 5.多方过程： 特点： 过程中mol热容是恒量，包括以上四个过程 可证明 -- 多方指数 过程方程： mol热容 C 过程性质 过程方程 0 等压 1 等温 绝热 等容 ---多方过程mol热容 吸热温度反而降低 P-V图 P V Q,ΔE, A计算 讨论：直线过程 ---梯形面积 6. 如何判别吸热和放热 依据： 由 定 由 定 理想气体的典型过程： 等压膨胀 0 + + + + +吸 等温膨胀 0 + - + 0 +