大学物理热学.ppt

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1、热学1．什么是热学2．两种研究方法以物质的热运动以及热运动与其它运动形态之间的转化规律为研究对象的一门学科。热力学——宏观理论不涉及物质的微观结构。第十三章统计物理学——.第十二章12－1气体物态参量平衡态理想气体物态方程一、气体物态参量第十三章热力学基础p、V、T1.气体压强P：力学描述.2.体积V：几何描述.3.温度T：热学描述单位：温标K（开尔文）.二、平衡态理想气体的物态方程1、平衡态可以用P--V图上的一个点来表示。pV2、物态方程3、理想气体的物态方程理想气体：气体在温度不太低、压强不太大时，可近似为理想气体。m——气体质量M——气体摩尔质量R=8.31J·mo

2、l-1·K-1——摩尔气体常量可用Ｐ－V图上的一条有方向的曲线表示。13-1准静态过程功热量一、准静态过程元功：系统体积由V1变为V2，系统对外界作总功为：二、功准静态过程系统对外界做功：注意：2、功等于P—V图上过程曲线下的面积,体积增加取正,减小取负。3、功是过程量功与过程的路径有关，V不变时W=01、V，W>0；V，W<0或外界对系统作功4、作功是改变系统内能的一种方法。Q单位：J(焦耳)①热量与功一样都是过程量。说明：②传递热量和作功都可改变系统的内能三、热量所有分子各种热运动（包括平动，转动和振动）能量和分子间相互作用势能13－2热力学第一定律内能一、内能说明：①

3、改变内能的方式：做功，传递热量。②内能E是状态量，因此内能变化△E仅与始末状态有关，与过程无关.2AB1**2AB1**实际气体③理想气体的内能仅是温度的函数单原子分子刚性双原子分子刚性多原子分子温度越高内能越大i：自由度二、热力学第一定律对于微小过程符号规定+系统实际吸热系统实际放热内能增加内能减少系统对外做正功即：体积增加系统对外作负功或外界对系统做功即:体积减小（1）对于理想气体准静态过程有：(2)热力学第一定律是包括热现象在内的能量守恒定律对任何物质的任何过程都成立.注意Q：系统吸热W：系统对外做功13-14.如图所示，系统从状态A沿ABC变化到状态C的过程中，外界

4、有326J的热量传递给系统，同时系统对外作功126J。当系统从状态C沿另一曲线返回到状态A时，外界对系统作功为52J，则此过程中系统是吸热还是放热？传递热量是多少？解：ABC过程J126ABC=WJ,326ABC=QJ200ABCABCAC=-=DWQE从C到A过程：负号表示系统向外界放热252J。J200CA-=DEJ252CACACA-=+D=WEQ1.等体过程V=恒量T2T1pV0ab第一定律特点：13－3理想气体的等体过程和等压过程摩尔热容一、等体过程定体摩尔热容WV=0过程方程：功、热量、内能的变化过程曲线：吸收的热量全部用来内能增加;或向外界放热以内能减小为代价

5、;系统对外不作功。3、理想气体定体摩尔热容定义：1mol、等体过程升高1度所需的热量等体过程吸热等体过程内能的增量理想气体的内能另表述：理想气体准静态过程热力学第一定律：P=恒量第一定律特点：吸收的热量一部分用来内能增加，一部分用来对外做功。二、等压过程定压摩尔热容1、等压过程过程方程：功、热量、内能的变化过程曲线：2、定压摩尔热容定义：1mol、等压过程中升高1度所需的热量。等压过程的吸热Mayer公式等压过程第一定律摩尔热容比泊松比1.67单原子分子理想气体双原子分子理想气体多原子分子理想气体1.401.33等容等压欲求W，Q或ΔE，要会用状态方程求出P、V、T、ν13

6、-13：一压强为1.0×105Pa，体积为1.0×10-3m3的氧气自0℃加热到100℃,问:(1)当压强不变时,需要多少热量?当体积不变时,需要多少热量?(2)在等压或等体过程中各作了多少功？解：根据题意得（1）（2）得:由或用热力学第一定律求解。T=恒量pVp1p2III..OV2V113－4理想气体的等温过程和绝热过程一、等温过程过程方程：功、热量、内能的变化第一定律特点：吸收的热量全部用来对外作功，内能保持不变。过程曲线二、绝热过程1、绝热过程Qa=0功、热量、内能的变化第一定律特点：系统对外界所作的功以内能减少为代价。2、绝热过程方程绝热过程曲线的斜率等温过程曲线

7、的斜率绝热线的斜率大于等温线的斜率.常量常量常量3、绝热过程曲线绝热线比等温线陡。证明:等容等压等温绝热总结:欲求W，Q或ΔE，要会用状态方程求出P、V、T过程方程例:设有5mol的氢气,最初的压强为温度为,求在下列过程中,把氢气压缩为原体积的1/10需作的功:1）等温过程.2）绝热过程.3）经这两过程后,气体的压强各为多少？解1）等温过程2）绝热过程12常量由得：3）等温过程绝热过程可用P-V图上一条有方向的闭合曲线表示。13－5循环过程卡诺循环一、循环过程1、定义：2、循环过程的分类OpV逆３、内能的变化、功、