大学物理~热力学基础

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1、第9章热力学基础§9.1内能功和热量准静态过程§9.2热力学第一定律§9.3理想气体的热容量绝热过程§9.4循环过程卡诺循环§9.5热力学第二定律任何成功都来源于：一、坚持。二、热爱一、内能功和热量1.内能、态函数描述状态的物理量，是状态参量的函数。（如P、V、T都是态函数）气体的内能(内能是态函数！)§9.1热力学的一些基本概念气体的内能的增量当活塞移动一段有限距离时压强作功（1）功dl二.功热量计算系统在准静态膨胀过程中所作的功：1#P-V图上，功值为曲线和V轴所包围的面积。A为正，系统对外界作功。A为负，外界对系统作功。2#功是过程量“功”

2、是系统内能变化的量度，功不仅与初、末态有关，还与过程有关是过程量。1V2V12PVdV符号意义：注意：（2）热量：在单纯的传热过程中，系统内能的增量，等于系统获得的热量。Q=E2-E1Q为正系统吸热。Q为负系统放热。符号意义：1#作功和传热对改变系统的内能效果是一样的。（要提高一杯水的温度，可加热，也可搅拌）2#国际单位制中，功、热、内能单位都是焦耳（J）。注意：（1卡=4.18焦耳)3#功和热量都是系统内能变化的量度,但功和热本身绝不是内能。内能：态函数,系统每个状态都对应着一定内能的数值。功、热量：是过程量，只有在状态变化过程中才有意义，状态

3、不变，无功、热可言。4#作功、传热在改变内能效果上一样，但有本质区别作功：通过物体宏观位移来完成，是系统外物体的有规则运动与系统内分子无规则运动之间的转换。传热：通过分子间的相互作用来完成，是系统内外分子无规则运动之间的转换。三、准静态过程每一时刻系统都无限接近于平衡态的过程。由一系列依次接替的平衡态组成。对“无限缓慢”的实际过程的近似描述。为利用平衡态性质，引入准静态过程或平衡过程：在过程进行中的任一时刻，系统都无限接近平衡态，这样的过程称为准静态过程。§9.2热力学第一定律1.数学表式Q为正系统从外界吸热W为正系统对外界作功E为正系统内能增

4、加对微小变化过程符号的意义一、热力学第一定律2.热力学第一定律的物理意义（1）外界对系统所传递的热量Q一部分用于系统作功，一部分使系统内能增加。（2）热一律是包括热现象在内的能量转换和守恒定律。问：经一循环过程不要任何能量供给不断地对外作功，或较少的能量供给，作较多的功行吗？第一类永动机是不可能制成的！热一律可表述为：1.等体过程（1）特征：V=恒量，参量关系P/T=恒量（2）热一律表达式：系统吸收的热量全部用来增加系统本身的内能，系统对外不做功。意义：二、热力学第一定律对理想气体等值过程的应用2.等压过程（1）特征：P=恒量，参量关系V/T=恒

5、量。（2）热一律表达式等压功的计算系统吸收的热量，一部分对外作功，一部分增加自身的内能。意义：3.等温过程（1）特征：T=恒量，参量关系PV=恒量（2）热一律表式系统吸收的热量全部用来对外作功。意义：（3）计算等温过程热量：内能的改变：课堂联系一、2mol的氧气，在定压下加热，使温度从升高到则：1）、气体的内能增量为2）、气体膨胀时所做的功3）、气体吸收的热量§9.3理想气体的热容一、热容量与摩尔热容量1.热容量（C）：系统在某一无限小过程中吸收热量dQ与温度的变化dT的比值2.摩尔热容量(Cm)：1mol物质的热容量单位：J/K单位：J/（mo

6、l·K）摩尔热容是1mol的物质，当温度升高1K时所吸取的热量．二、理想气体的摩尔热容量1.定体摩尔热容量（Cv）：1mol气体在等体过程中吸收热量dQ与温度的变化dT之比所以，理想气体内能表达式又可写成2.定压摩尔热容量（Cp）：1mol气体在定压过程中吸收热量dQ与温度的变化dT之比迈耶公式3.比热容比四绝热过程绝热过程：系统与外界无热交换，系统状态变化的过程。1.准静态绝热过程：参量关系当气体绝热膨胀对外作功时，气体内能减少。（1）特征dQ=0意义：绝热特征Q=02.绝热线与等温线的比较：由相同的初态a作同样的体积膨胀时，绝热过程的压强比等

7、温过程的压强减少得多些。等温：绝热：绝热等温系统作等温膨胀所作的功比绝热膨胀的功要多。过程特征参量关系QWE定体定压等温绝热V常量P常量T常量（P/T）=常量（V/T）=常量PV=常量常量常量常量===g--g-ggTPTVPV11热机热机原理是将燃料的化学能转化成内能再转化成机械能的机器动力机械的一类，如蒸汽机、汽轮机、燃气轮机、内燃机、喷气发动机等。热机通常以气体作为工质（传递能量的媒介物质叫工质），利用气体受热膨胀对外做功。热能的来源主要有燃料燃烧产生的热能、原子能、太阳能和地热等。热机发展简介1698年萨维利和1705年纽可门先后发明了

8、蒸气机，当时蒸气机的效率极低.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，