物理化学 02章_热力学第一定律(三)ppt课件.ppt

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1、绝热过程的功在绝热过程中，系统与环境间无热的交换，但可以有功的交换。根据热力学第一定律：这时，若系统对外做功，热力学能下降，系统温度必然降低，反之，则系统温度升高。因此绝热压缩，使系统温度升高，而绝热膨胀，可获得低温。绝热过程的功和过程方程式绝热过程的功对于理想气体，设不做非膨胀功这公式可用于绝热可逆、也可用于绝热不可逆过程，因为热力学能是状态函数。绝热过程的功和过程方程式若定容热容与温度无关，则但绝热可逆与绝热不可逆过程的终态温度显然是不同的。在不做非膨胀功的绝热过程中，绝热过程的功和过程方程式对于理想气体代入上式，得整理后得绝热

2、过程的功和过程方程式对于理想气体代入（A）式得令：称为热容比绝热过程的功和过程方程式对上式积分得或写作因为代入上式得因为代入上式得这是理想气体在绝热可逆过程中，三者遵循的关系式称为绝热可逆过程方程式。理想气体在绝热可逆过程中，三者遵循的绝热过程方程式可表示为：式中，均为常数，在推导这公式的过程中，引进了理想气体、绝热可逆过程和是与温度无关的常数等限制条件。绝热过程的功绝热过程的功和过程方程式绝热可逆过程的膨胀功理想气体等温可逆膨胀所作的功显然会大于绝热可逆膨胀所作的功，这在p-V-T三维图上看得更清楚。在p-V-T三维图上，黄色的是

3、等压面；系统从A点等温可逆膨胀到B点，AB线下的面积就是等温可逆膨胀所作的功。绝热过程的功和过程方程式蓝色的是等温面；红色的是等容面。绝热可逆过程的膨胀功如果同样从A点出发，作绝热可逆膨胀，使终态体积相同，则到达C点显然，AC线下的面积小于AB线下的面积，C点的温度、压力也低于B点的温度、压力。AC线下的面积就是绝热可逆膨胀所作的功。绝热可逆过程的膨胀功O从两种可逆膨胀曲面在pV面上的投影图看出：两种功的投影图AB线斜率AC线斜率从A点出发，达到相同的终态体积因为绝热过程靠消耗热力学能做功，要达到相同终态体积，温度和压力必定比B点低

4、。绝热可逆过程的膨胀功等温可逆过程功(AB线下面积)大于绝热可逆过程功(AC线下面积)等温可逆过程功(AB)绝热可逆过程功(AC)O等温可逆过程功(AB)绝热可逆过程的膨胀功绝热可逆过程功(AC)O绝热功的求算（1）理想气体绝热可逆过程的功所以因为绝热可逆过程的膨胀功（2）绝热状态变化过程的功因为计算过程中未引入其它限制条件，所以该公式适用于定组成封闭系统的一般绝热过程，不一定是可逆过程。绝热功的求算Carnot循环高温存储器低温存储器热机以理想气体为工作物质1824年，法国工程师N.L.S.Carnot设计了一个循环§2.9Car

5、not循环一部分通过理想热机做功W从高温热源吸收热量这种循环称为Carnot循环。另一部分的热量放给低温热源工作物质：过程1：等温可逆膨胀系统所做功如AB曲线下的面积所示。Carnot循环在p-V图上可以分为四步：1mol理想气体OCarnot循环过程1：等温可逆膨胀O过程2：绝热可逆膨胀系统所做功如BC曲线下的面积所示。Carnot循环OCarnot循环过程2：绝热可逆膨胀O环境对系统所做功如DC曲线下的面积所示Carnot循环过程3：等温可逆压缩OCarnot循环过程3：等温可逆压缩O环境对系统所作的功如DA曲线下的面积所示。C

6、arnot循环过程4：绝热可逆压缩OCarnot循环过程4：绝热可逆压缩O整个循环：是体系所吸的热，为正值，是体系放出的热，为负值。ABCD曲线所围面积为热机所作的功Carnot循环OCarnot循环整个循环：O过程2：过程4：相除得根据绝热可逆过程方程式Carnot循环热机效率将热机所作的功与所吸的热之比值称为热机效率,或称为热机转换系数，用表示。或卡诺循环高温存储器低温存储器热机冷冻系数如果将Carnot机倒开，就变成了制冷机。式中W表示环境对系统所作的功。这时环境对系统做功W，系统从低温热源吸热，而放给高温热源的热量将所吸的热

7、与所作的功之比值称为冷冻系数，用表示。热泵热泵的工作原理与致冷机相仿。热泵又称为物理热泵。把热量从低温物体传到高温物体，使高温物体温度更高。热泵的工作效率等于：向高温物体输送的热与电动机所做的功的比值。热泵与致冷机的工作物质是氨、溴化锂（氟利昂类已逐渐被禁用）。热泵化学热泵利用化学反应的可逆性作为热泵的工作物质，利用太阳能为室内供暖，而化学物质可重复利用。太阳能加热（1）冷凝放热（2）§2.10Joule-Thomson效应Joule-Thomson效应Joule在1843年所做的气体自由膨胀实验是不够精确的，1852年Joule和

8、Thomson设计了新的实验，称为节流过程。在这个实验中，使人们对实际气体的U和H的性质有所了解，并且在获得低温和气体液化工业中有重要应用。在一个圆形绝热筒的中部有一个多孔塞或小孔，使气体不能很快通过，并维持塞两边的压差。下图是终态，