大学物理《热力学基础》课件.pptVIP

【例7】 1mol双原子分子理想气体 已知：T2=2T1,V3=8V1, 求１)各过程的 ２) 解： P V3 0 V1 V2 P1 1 3 绝热 等温 2 P2 * * 二、卡诺循环 1824年卡诺（法国工程师1796～1832）提出了一个能体现热机循环基本特征的理想循环。后人称之为卡诺循环。 高温热源 低温热源 本节讨论以理想气体为工作物质的卡诺循环、由4个准静态过程（两个等温、两个绝热）组成。 * * 卡诺循环效率的计算 由两个等温过程和两个绝热过程组成。 卡诺热机： 等于abcda面积 卡诺循环效率 * * 由 卡诺热机有两个热源。 h与T1、T2温差有关，与工作物质无关。 * * 卡诺制冷机： 制冷系数 * * 例4、一可逆卡诺热机低温热源的温度为70C ，效率为40％；若将效率提高到50％，则高温热源温度需提高几度？ * * 15.7 热力学第二定律 解决与热现象有关过程方向性问题。 独立于热力学第一定律的基本定律。 一、热力学第二定律的表述 1、开尔文表述： 不可能制造一种循环动作的热机，只从一个热源吸收热量，使之完全变成有用的功，其他物体不发生任何变化。 第二类永动机(单源热机）不可能造成。 * * 热力学第二定律是关于自然过程方向的一条基本的普遍定律，它是较热力学第一定律层次更深的定律。 2、克劳修斯表述： 热量不能自动地从低温物体传到高温物体。 二、两种表述的等价性 违背克劳修斯表述则必违背开尔文表述。 * * 设克劳修斯表述不成立 即循环E使Q2自动传至T1热源。再利用一卡诺循环B,从T1吸Q1，在T2放出Q2，对外做功A = Q1-Q2。把E和B看成一复合机，唯一的效果是吸热后全部转化成功， 而系统和低温热源不发生任何变化。这就违背了开氏说法。 * * 设开尔文表述不成立 即热机C从T1 吸收热量Q1并全部转化为功。再利用一卡诺循环D接受C 所做的功A = Q1，从T2吸收Q2，向T1 放出热量Q1 + Q2，把C、D看成一复合制冷 机。唯一的效果是使Q2自动的传及T1而系统和外界并不发生任何变化，这就违背克氏表述。 * * 三、可逆过程和不可逆过程 可逆过程：任何一个系统状态变化过程若能使系统沿着相反方向经过与原来完全一样的中间状态再回到原状态而不引起其他变化。 说明：1）系统复原；2）外界复原。 不可逆过程：若一过程产生的效果无论用任何复杂的方法，在不引起其他变化的条件下，都不能回复原态。 * * 四、热力学第二定律的实质 开氏表述的实质 功变热不可逆 克氏表述的实质 热传导不可逆 功变热 不可逆 热传导不可逆 开氏、克氏 表述等效性 实质：一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的。 * * 第十五章热力学基础 热力学是热运动的宏观理论，热力学三定律是热力学理论的基础。 * * 热力学第一定律---能量转换 地位：相当于力学中的牛顿定律 热力学第二定律---过程方向 热力学第三定律---低温性质 基本定律 物理实验 * * 15.1 内能 热量 功 一、内能 分子热运动的动能(平动、转动、振动)和分子间相互作用势能的总和。内能是状态的单值函数。 对于理想气体，忽略分子间的作用 ，则 平衡态下气体内能： * * 二、热量 系统与外界（有温差时）传递热运动能量的一种量度。热量是过程量。 摩尔热容量：( Ck＝Mc ) 1mol 物质温度升高1K所吸收(或放出)的热量。 Ck与过程有关。 * * 系统吸热或放热会使系统的内能发生变化。 若传热过程“无限缓慢”，或保持系统与外界无穷小温差，可看成准静态传热过程。 系统在某一过程吸收（放出）的热量为： 三、功 做功是能量传递和转化的又一种形式，功是过程量。 * * 准静态过程中功的计算 元功 系统对外做正功 系统对外做负功 总功 几何意义：曲线下面积 * * 3、做功或热传递都能改变系统的内能，但二者又有区别。 2、A、Q为过程量； 要点再现 功是由于系统发生整体宏观位移而被传递或转化的能量，这与传热机理是不同的。 1、 E为状态量； * * 说明 1) 适用范围 热力学系统。 初、末态为平衡态的过程。 2) 对微小过程： 3) 热功的转换是靠系统实现的。 15.2 热力学第一定律 E1 E2 Q A * * 单位均用焦耳（J ）表示。 4）应用： 系统吸热 系统放热 系统做正功 系统做负功 符号 ＋ － Q A 增加 减少 5）热力学一定律的又一种表述： 第一类永动机不可能制造成功。 * * 15. 3 热力学第一定律、等值过程的应用 一、等容