流体力学 教学课件 第二章 均匀物质的热力学性质.pptVIP

二.若选T,p为状态参量，则V=V(T,p) 例 以T,V为参量，求1mol理想气体的内能、熵和吉布斯函数。 解： 摩尔吉布斯函数为g=u+pv-Ts §2.5 特性函数 一.特性函数 马休于1869年证明：在独立变量的适当的选择下，只要知道系 统一个热力学函数，对它求偏导就可求得所有的热力学函数，从而完 全确定系统的热力学性质。 二.独立变量的选择 例：对于内能 U=U(S,V) 有 与 对应 有： 如果适当选择独立变量，只要知道系统的一个热力学函数，就可以通过对它求偏导数就可求得全部热力学函数，从而完全确定系统的平衡性质，这个函数称为特性函数 。 三.吉布斯－亥姆霍兹关系 例：求表面系统的热力学函数 表面系统指液体与其它相的交界面。 表面系统的状态参量： 表面系统的实验关系： 分析：对于流体有f(p,V,T)=0, 对应于表面系统： ，选A、T为自变量，有特性函数 F(T,V) §2.6 平衡辐射的热力学理论 一.热辐射 二.空腔平衡辐射 U=u(T) 状态参量：p、V、T， （电动力学理论） 热辐射：受热的物体会辐射电磁波，这种现象称为热辐射。 平衡辐射：如果辐射体对电磁波的吸收和辐射达到平衡，热辐射的特性只取决于温度，与辐射体的其它特性无关。 空窖辐射的能量密度与绝对温度的四次方成正比。 三.热辐射的热力学函数 1.求 u(T) 2.求S 3.求 G 4.热力学量与辐射量的联系 a.辐射通量密度（Ju) 定义：辐射通量密度（Ju)——单位时间内通过单位面积向一侧辐射 的总辐射能量。 单位时间内通过 dA 向一侧辐射的能量为 cudA（与法向平行的平面 电磁波） dA * * 第二章 均匀物质的热力学性质 内能 §2.1内能、焓、自由能、吉布斯函数及其全微分 焓 自由能 吉布斯函数（自由焓） §2.2 麦氏关系及应用 一、状态函数的全微分（吉布斯方程） 2 、麦克斯韦关系 3、基本热力学函数的确定 内能 由实验测定， 即可确定。 焓 由实验测定， 即可确定。 定容和定压热容量 由物态方程决定。 对于理想气体， 4、运用雅可比行列式进行导数变换 例：证明 证明： 等温和绝热压缩系数 平衡稳定性要求：以上四量皆为正。 体胀系数 例 范氏气体（计入分子体积和相互吸引修正后的气体模型） 极限为理想气体。 §2.3 节流过程与绝热膨胀过程 一、节流过程 1.节流阀 2.焦耳－汤姆逊效应 3.理论分析初步 4.等焓线 若以T、p为自变量，H(T,p)=H0（常数） 有：T=T(p) 利用等焓线可以确定节流过程温度的升降. μ0 μ0 p T H1 5.焦汤系数与反转曲线 对于理想气体，因为 故 H不变，T不变 对于实际气体，等焓线存在着极大值 定义等焓线的斜率 为焦汤系数. 由等焓线最大值连成的曲线称为反转曲线，反转曲线 将p-V图分为致冷区与致热区。等焓线与反转曲线的交点 对应的温度称为转换温度；反转曲线与T轴交点称为最高 转换温度。 4.2 34 氦气 20.4 202 氢气 77.3 625 氮气 90.2 893 氧气 压强为1个标准大气压时的沸点 最高转换温度（K） 气体 6.焦汤系数的理论分析 现在来判断反转曲线、致冷（热）区： 即为转换曲线方程。 二、准静态绝热膨胀 取p,T为状态变量，熵 S=S(p,T),即f(S,p,T)=0 从上式可知，绝热膨胀过程气体降温，且无需预冷。 三.卡皮查液化机 4.2 34 氦气 20.4 202 氢气 77.3 625 氮气 90.2 893 氧气 压强为1个标准大气压时的沸点 最高转换温度（K） 气体 §2.4 基本热力学函数的确定 一.选T,V为参变量，则物态方程为：p=p(T,V) 1.内能的表达式 2.熵的表达式 3.已知 ，求 .