最新大学物理课件2详解教学讲义PPT.ppt

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1、大学物理课件2详解§9-1热力学系统平衡态准静态过程§9-2理想气体的状态方程§9-3热力学第一定律内能功热量§9-4热力学第一定律的应用§9-5理想气体的绝热过程§9-6循环过程和卡诺循环§9-7热力学第二定律和不可逆过程卡诺定理第9章热力学基础热力学是热学的宏观理论它们遵循什么样的规律？热机、制冷机是如何工作的？热学研究什么？什么是热学的微观理论？气体状态如何描述？§9-1热力学系统平衡态准静态过程一、气体的状态参量状态参量(statusparameter)：描述气体宏观状态的物理量1.体积(volume)V：气体分子自由活动的空间国际单位：m3(米3

2、)当气体分子大小不计时，气体体积等于容器的容积。2.压强(pressure)p：垂直作用在容器壁单位面积上的气体压力。国际单位：Pa(帕斯卡)Pa=N·m-21标准大气压(atm)=1.01325×105Pa1工程大气压=9.80665×104Pa3.温度(temperature)T：表征热平衡状态下系统的宏观性质(冷热程度)。摄氏温标：t℃冰点为0℃热力学(开氏)温标：TK冰点为273.15K绝对零度：T=0K温标——温度的数值表示法。水三相点(气态、液态、固态的共存状态)273.16K热平衡(thermalequilibrium)：两个物体互相热接触，

3、经过一段时间后它们的宏观性质不再变化，即达到了热平衡状态。热力学第零定律(Zerothlawofthermodynamics)：如果两个系统分别与处于确定状态下的第三个系统达到热平衡，则这两个系统彼此也必处于热平衡。4.热力学第零定律——测温原理ABCABC二、平衡态平衡态(equilibriumstatus)：在不受外界影响（即系统与外界没有物质和能量的交换）的条件下，无论初始状态如何，系统的宏观性质在经充分长时间后不再发生变化的状态。热动平衡三、准静态过程1.热力学过程(thermodynamicprocess)：热力学系统的状态随时间发生变化的过程。

4、p2.准静态过程(approximatestaticprocess)：状态变化过程进行得非常缓慢，以至于过程中的每一个中间状态都近似于平衡态。慢?!理想过程！(pB,VB,TB)(pA,VA,TA)pVO准静态过程的过程曲线可以用p-V图来描述，图上的每一点分别表示系统的一个平衡态。§9-2理想气体的状态方程状态参量之间的关系(质量不变)理想气体：在任何情况下都严格遵守“玻-马定律”、“盖-吕定律”以及“查理定律”的气体。气体的总质量气体的摩尔质量理想气体状态方程(statusequationofideagas)：令：R称为“摩尔气体常量”代入：一、热力学

5、第一定律(Firstlawofthermodynamics)§9-3热力学第一定律内能功热量本质：包括热现象在内的能量守恒和转换定律。Q表示系统吸收的热量，W表示系统所作的功，E表示系统内能的增量。热力学第一定律微分式：？微小过程内能：热力学系统的能量，它包括了分子热运动的平动、转动、振动能量、化学能、原子能、核能...和分子间相互作用的势能。(不包括系统整体运动的机械能)理想气体的内能：理想气体的内能是温度的单值函数，它是一个状态量。二、内能(internalenergy)内能变化E只与初末状态有关，与所经过的过程无关，可以在初、末态间任选最简便的过

6、程进行计算。内能变化方式做功热传递分子的自由度三、功与热1.功(work)W(pB,VB,TB)(pA,VA,TA)pVOdlV1V2dl结论：系统所做的功在数值上等于p-V图上过程曲线以下的面积。2.热量(heat)Q:系统之间由于热相互作用而传递的能量。焦耳用于测定热功当量的实验装置注意：功和热量都是过程量，而内能是状态量，通过做功或传递热量的过程使系统的状态（内能）发生变化。热功当量：1卡=4.186焦耳改变热力学系统内能的途径之一是作功W改变热力学系统内能的途径之二是传递热量Q功与热的等效性四、热量和热容量热容量(thermalcapacity)：

7、物体温度升高一度所需要吸收的热量。比热(specificheat)：单位质量物质热容量。单位：单位：摩尔热容(Molarspecificheat)：1摩尔物质的热容量。i表示不同的过程热量:Q§9-4热力学第一定律的应用一、等体过程(processatconstantvolume)等体过程:气体在状态变化过程中体积保持不变。pVV0OV=恒量，dV=0等体过程的热力学第一定律:吸收热量：系统内能增量：热力学第一定律:定压摩尔热容：1mol理想气体在压强不变的状态下，温度升高一度所需要吸收的热量。吸收热量内能增量系统对外做功迈耶公式：吸收热量内能增量系统对外

8、做功=0结论：在等体过程中，系统吸收的热量完全用来增加自身的内能。