大学物理-热力学第一定律.ppt

《大学物理-热力学第一定律.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、1§10.1功,热量，热力学第一定律§10.2准静态过程§10.3热容§10.4绝热过程§10.5循环过程§10.6卡诺循环§10.7致冷循环第十章热力学第一定律2作功可改变系统的状态有规则动能无规则动能基本特征：机械功电源R电功水水§10.1功,热量，热力学第一定律一、功3功是一个过程量：功不仅与系统的始、末状态有关，而且与所经历的过程有关。导热壁过程1：绝热壁过程2：系统始、末态相同。过程1和2做功一样吗？4二.热量传热也可以改变系统的状态。传热条件：系统和外界温度不同，且不绝热。热量：通过温度

2、差传递的能量dQ系统外界>0系统从外界吸热<0系统向外界放热5传热的微观本质是：分子无规则运动的能量从高温物体向低温物体传递。热量也是过程量。复习:内能一般有E=E（T，V）。或E=E（T，P）三.内能对于一定质量的理想气体：E=E(T)内能是状态量；对于一定质量的气体:微观上热力学系统的内能是指什么？对于刚性理想气体公式；61212AaⅠ外AaⅡ外绝热壁AaⅠ外水AaⅡ外绝热壁RI水宏观上（热力学中）内能的定义：实验：记存在由系统状态决定的能量，即内能7系统内能的增量等于系统对外界作的绝热功

3、的负值-------热力学对内能的宏观定义。（Aa为系统对外界作的绝热功）（右为外界对系统作的绝热功）问题：上面绝热情况下，它们之间有什么关系？定义：内能E的增量E1E2作功A若有传热Q8四.热力学第一定律实验结果：对于任一过程另一叙述：第一类永动机是不可能制成的。对于任一元过程热力学第一定律适用于任何系统(气液固……)的任何过程(非准静态过程也适用)。符号规定:Q>0系统吸热E>0系统内能增加A>0系统对外界作功热力学第一定律是反映热现象中能量转化与守恒的定律。9弛豫时间——系统由非平衡态趋于

4、平衡态所需时间。若变化过程的时间>>驰豫时间——可看作无限缓慢“理想化”●物理上的“无限缓慢”，何义?准静态过程：过程中每一时刻可认为系统处于平衡态。●过程：意味着状态的变化；“平衡态”：状态不变。如何统一？统一于过程进行“无限缓慢”！§10.2准静态过程10例如：气体的准静态压缩过程时间～1秒容器线度分子速率10-3秒压缩时:P由不均匀到均匀的弛豫时间压缩所用时间为1秒>>弛豫时间（10-3S）。——过程中保持系统与外界的压强差为无穷小11又如：准静态传热T2系统T1有限温差下的热传导，为非准静态过

5、程！系统T1T1+△TT1+2△TT1+3△TT2无限小温差下的热传导为准静态过程!状态图上准静态过程为连续曲线T1与外界的T2为有限温差保持系统与外界无限小温差PV平衡态12一、热容单位：J/K热容是一个过程量。1、定压热容（压强不变）2、定体热容（体积不变）设系统温度升高dT，所吸收的热量为dQ系统的热容：§10.3热容13二、摩尔热容单位：J/(mol·K)1、定体摩尔热容1mol物质的热容三、理想气体的摩尔热容142、理想气体内能公式（宏观）对于任意无限小过程对于任意过程，若CV,m=常数，则

6、理想气体E~V无关153、迈耶公式（理想气体定压和定容摩尔热容的关系）证明：对理想气体，热力学第一定律可表为164、比热比：5、经典热容：由经典能量均分定理得1710.4绝热过程系统在和外界无热量交换的条件下进行的过程，称为绝热过程。如何实现绝热过程？1、用理想的绝热壁把系统和外界隔开。2、过程进行得很快，以至于系统来不及与外界进行显著的热交换。例.内燃机气缸内气体的膨胀、压缩；空气中声音传播引起局部膨胀或压缩。18一、理想气体准静态绝热过程热传导时间>过程时间>驰豫时间绝热准静态过程方程:或推导过

7、程方程：对准静态过程有PdV=-CV,mdT(1)因为dQ=0,dA=-dE,(1)先考虑一绝热的元过程,写出热一律：19(2)再对理想气体状态方程取微分：PdV+VdP=RdT(2)将(1)式的dT代入(2)式，并化简PdV=-CV,mdT(1)有20（以上过程方程的推导方法有典型性）绝热线:（泊松方程）理想气体的绝热线比等温线“更陡”将其与理想气体状态方程结合，可得另两个方程。对上式积分得21【证明】设一等温线和一绝热线在Ａ点相交,比较Ａ点处等温线与绝热线的斜率(注意>1)。（1）从A点

8、沿等温膨胀过程V---n---P（2）从A点沿绝热膨胀过程V---n---P且因绝热对外做功E---T---PP3