[工学]第四章 热力学基础.pptVIP

* * 一 、 准静态过程（理想化的过程） 准静态过程：从一个平衡态到另一平衡态所经过的每一中间状态均可近似当作平衡态的过程 . 气体 活塞 砂子 1 2 4.1 热力学过程 2 A B 1 * * 2 A B 1 * * 系统内能的增量只与系统起始和终了状态有关，与系统所经历的过程无关 。 理想气体内能 : 表征系统状态的单值函数 , 仅是温度的函数 。 4.2 功与热 热力学能 （一 ）内 能 （状态量） （二） 功（过程量） 功是能量传递和转换的量度，它引起系统热运动 状态的变化 . 准静态过程功的计算 注意：作功与过程有关 . 第一节 热力学第一定律 (三)热 量（过程量） 通过传热方式传递能量的量度，系统和外界之间存在温差而发生的能量传递 . 1）过程量：与过程有关； 2）等效性：改变系统热运动状态作用相同； 宏观运动 分子热运动 功 分子热运动 分子热运动 热量 3）功与热量的物理本质不同 . 1卡 = 4.186 J ， 1 J = 0.24 卡 功与热量的异同 作机械功改变系统 状态的焦耳实验 A V 作电功改变系统 状态的实验 热力学第一定律 系统从外界吸收的热量,一部分使系统的内能增加, 另一部分使系统对外界做功 。 微小过程 4.3 热力学第一定律 系统对外界做功 + 系统吸热 系统放热 内能增加 内能减少 第一定律的符号规定 外界对系统做功 物理意义：能量转换和守恒定律 ；第一类永动机是不可能制成 的 ；实验经验总结，自然界的普遍规律 。 计算各等值过程的热量、功和内能的理论基础 （1） （理想气体的共性） （2） 解决过程中能 量转换的问题 （3） （理想气体的状态函数） （4） 各等值过程的特性 。 4.4 热力学第一定律对理想气体等值过程的应用 单位 一 、等容过程 热力学第一定律 特征 定容摩尔热容: 理想气体在等容过程中吸收的热量 ，使温度升高 , 其定容摩尔热容为 过程方程 常量 等容升压 1 2 等容降压 1 2 热力学第一定律 1 2 二、等压过程 过程方程 常量 热一律 特 征 常量 定压摩尔热容: 理想气体在等压过程中吸收的热量 ，温度升高 ，其定压摩尔热容为 A 可得定压摩尔热容和定容摩尔热容的关系 摩尔热容比 1 2 A 等 压 膨 胀 1 2 A 等 压 压 缩 W W 三、等温过程 恒温热源 T 热一律 1 2 特征 常量 ， 过程方程 常量 1 2 四、绝热过程 特征 绝热的汽缸壁和活塞 热一律 4.5 理想气体的绝热过程 1 2 绝 热 方 程 常量 常量 常量 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 A B C 常量 系统经过一系列变化状态过程后，又回到原来的状态的过程叫热力学循环过程 . 热力学第一定律 净功 特征 一、循环过程 A B 4.6 循环过程 热机效率 总吸热 总放热 （取绝对值） 热机 二、热机效率 热机效率 高温热源 低温热源 热机（正循环） A B 第三节 卡诺循环 热机效率 热机发展简介 1698年萨维利和1705年纽可门先后发明了蒸汽机 ，当时蒸汽机的效率极低 . 1765年瓦特进行了重大改进 ，大大提高了效率 . 人们一直在为提高热机的效率而努力， 从理论上研究热机效率问题， 一方面指明了提高效率的方向， 另一方面也推动了热学理论的发展 . 各种热机的效率 液体燃料火箭 柴油机 汽油机 蒸汽机 1 4 2 3 例 2 1 mol 氦气经过如图所示的循环过程，其中 , 求1—2、2—3、3—4、4—1各过程中气体吸收的热量和热机的效率 . 解 由理想气体物态方程得