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热力学教案及课件ppt
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汇报人：
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2021/10/10/周日
目录
01
热力学基本概念
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热力学定律
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热力学过程
04
热力学循环
05
热力学应用
06
热力学课件设计
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热力学基本概念
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2021/10/10/周日
热力学系统与环境
根据与环境的交互，热力学系统可分为孤立系统、封闭系统和开放系统。
系统的分类
系统与环境间能量交换包括热传递和功的交换，如蒸汽机中热能转化为机械能。
能量交换过程
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状态量与过程量
状态量是指系统在热力学平衡状态下，其值仅取决于当前状态，与过程无关的物理量。
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过程量描述系统在从一个状态到另一个状态变化过程中所经历的量，如热量和功。
02
状态量如温度、压力、内能等在状态变化中保持不变，而过程量如热量、功则依赖于变化路径。
03
例如，理想气体状态方程中的温度和压力是状态量，而气体膨胀过程中对外做的功是过程量。
04
状态量的定义
过程量的定义
状态量与过程量的区别
状态量与过程量的实际应用
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热力学平衡态
在热力学平衡态下，系统的宏观性质如温度、压力在空间上是均匀的，无梯度变化。
宏观性质的均匀性
热力学平衡态允许系统经历可逆过程，即系统在经历过程后能完全恢复到初始状态。
可逆过程的特征
平衡态下，系统微观状态遵循统计规律，如玻尔兹曼分布，描述粒子能量分布。
微观状态的统计规律
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热力学定律
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第一定律：能量守恒
能量守恒定律表明，在一个封闭系统中，能量不能被创造或消灭，只能从一种形式转换为另一种形式。
能量守恒的定义
例如，汽车引擎将化学能转换为机械能，推动车辆前进，体现了能量守恒定律。
能量转换实例
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第二定律：熵增原理
熵的概念
熵是衡量系统无序程度的物理量，熵增意味着系统趋向于更加无序的状态。
熵增原理的表述
熵增在自然界的应用
例如，冰块融化成水，水蒸发成气体，系统熵增加，体现了熵增原理。
热力学第二定律指出，在自然过程中，一个孤立系统的总熵不会减少。
熵增与能量转换
能量转换过程中，部分能量转化为不可用的热能，导致系统的熵增加。
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第三定律：绝对零度
根据与环境的交互，热力学系统分为孤立系统、封闭系统和开放系统。
系统的分类
系统通过热传递和功的形式与环境交换能量，如蒸汽机将热能转化为机械能。
系统与环境的能量交换
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热力学过程
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等温过程
热力学平衡态指的是系统在宏观上不随时间变化的状态，所有宏观性质保持恒定。
平衡态的定义
01
系统达到平衡态需满足热平衡、力学平衡和化学平衡三个条件。
平衡态的条件
02
平衡态是稳定的，微小扰动后系统能自动恢复到平衡状态，不发生自发变化。
平衡态的稳定性
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绝热过程
01
能量守恒定律表明，在一个封闭系统中，能量不能被创造或消灭，只能从一种形式转换为另一种形式。
02
例如，汽车引擎将化学能转化为机械能，而发电厂则将水的势能或核能转化为电能，均遵循能量守恒定律。
能量守恒的定义
能量守恒在实际中的应用
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等压过程
熵是系统无序度的度量，熵增原理指出孤立系统熵不会减少。
熵的定义
例如，冰融化成水时，系统的熵增加，体现了熵增原理在自然界中的普遍性。
熵增在自然界的应用
在能量转换过程中，系统熵增加，表明能量转换不是完全可逆的。
熵增与能量转换
热力学第二定律通过熵增原理解释了能量转换和传递的方向性。
熵增与热力学第二定律的关系
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等容过程
系统与环境间能量交换包括热传递和功的交换，如蒸汽机中水蒸气对活塞做功。
能量交换过程
根据与环境的交互，热力学系统分为孤立系统、封闭系统和开放系统。
系统的分类
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热力学循环
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卡诺循环
状态量的定义
状态量是指系统在热力学平衡状态下，其值仅取决于当前状态，与过程无关的物理量。
01
02
过程量的定义
过程量描述系统在变化过程中所经历的路径，其值依赖于从初始状态到最终状态的具体过程。
03
状态量与过程量的区别
举例说明，温度和压力是状态量，而热量和功是过程量，因为它们依赖于系统状态的变化。
04
状态量与过程量的应用
在热机效率计算中，内能变化是状态量，而热交换和做功是过程量，二者共同决定热机性能。
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2021/10/10/周日
奥
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