第三章-热力学.pptxVIP

1、掌握热力学第一定律。 2、掌握热力学第一定律对理想气体的应用、计算。 3、掌握循环过程、卡诺过程及效率的计算。 4、掌握热力学第二定律、实质、统计意义。 5、理解熵的概念及熵增加原理。 ;§1 热力学第一定律;基本概念;1、热力学过程：系统从某状态开始经历一系列的中间状态到达另一状态的过程。; 非准静态过程：从一个热力学平衡态转化到另一个热力学平衡态所经历的中间状态是非平衡态过程。; (1) 准静态过程是一个理想过程；;;三、热功转换的能量：内能、功、热量;2、功(W)（Work）：是能量传递和转化的量度，是过程量。;气体体积膨胀时，dV0，dW0，系统对外界做功； 气体体积缩小时，dV0，dW0，外界对系统做功。 在P-V图中，气体由状态1变化至状态2所做的功的大小等于P-V图上过程曲线下的面积（几何意义）。 功是一个过程量，不仅取决于系统的始末状态，而且与系统所经历的过程有关。;理想气体在准静态过程中功的计算:;系统吸热 ：;热力学第一定律 ;说明;;;热容;1、定容摩尔热容量：;2、定压摩尔热容量：;3、迈耶(Mayer formula)公式:;基本概念：;1. 等体过程;2. 等压过程;3. 等温过程; 4. 绝热过程;（1）理想气体绝热方程（泊松方程）：;（2）在P—V图中绝热线比等温线陡峭。;理想气体:;;“1-2”：等体过程;“2-3”：等温过程;“3-4”：等压过程;全过程的总功：;例2:温度为 27℃、压强为 1.013×105Pa的一定量的氮气，经绝热压缩，体积变为原来的，求压缩后氮气的压强和温度。 ;例3:温度为25℃，压强为1atm 的1mol 刚性双原子分子理想气 体经等温过程体积膨胀至原来的3倍。 ;绝热过程;§2.1 循环过程;问题一：怎样获得持续不断的功？;热机;制冷机;发电厂蒸汽动力循环示意图;现代“火力发电厂”外貌：;锅炉;例:1 mol 单原子分子理想气体的循环过程如图所示。 ;ca是等体过程;1、热机的效率：;卡诺循环(Carnot cycle）:;I--II: 等温膨胀吸热;找到了提高热机效率的途径;1. 实际循环的效率比卡诺循环低。;2. 卡诺循环的逆循环可以制造制冷机。 ; 图中两卡诺循环 吗 ？;例：理想气体作准静态卡诺循环，当热源温度为100 ℃，冷却器??温度是0℃时，作净功为800J，如果维持冷却器温度不变，提高热源的温度，使净功增加到1600J，设该两个循环都在相同的两条绝热线之间工作。 求（1）热源的温度是多少？ （2）效率增加到多少？;解：(1);§2.2 热力学第二定律;可逆过程与不可逆过程:;2、可逆过程：若系统经历了一个过程，而过程的每一步都 可沿相反的方向进行，同时不引起外界的任何变化， 那么这个过程就称为可逆过程。;（3）热传导不可逆。;热力学第二定律; (2)克劳修斯表述(1850) ;（1） 热力学第二定律的两种表述等价(反正法证明）。 ;;2. 统计意义;;(2) 热力学概率：系统在某一宏观态包含的微观态数目。; 孤立系统内部所发生的过程总是从热力学概率小的宏观态向热力学概率大的宏观态进行，即从有序向无序状态发展。;分析几个不可逆过程：;(3) 功热转换：;§3 熵（Entropy）;1、定义：状态函数 熵（S）;熵的微观本质;熵是在自然科学和社会科学领域应用最广泛的概念之一。;dS 0;（1）若系统经绝热过程后熵不变，则此过程是可逆的； 若熵增加，则此过程是不可逆的。