大学物理热力学第一定律VIP专享VIP免费

§1准静态过程§2热力学第一定律§3理想气体的绝热过程§4循环过程§5卡诺循环§1准静态过程准静态过程：过程中的每一状态都是平衡态过程—系统状态的变化不受外界影响时，系统的宏观性质不随时间改变。压缩汽缸中的气体过程无限缓慢：弛豫时间：非平衡态平衡态的时间实际压缩一次所用时间为1秒，就可以近似为准静态过程。弛豫时间很短，约10-3秒PVOP-V图平衡态一个点准静态过程一条曲线注意：非平衡态、非准静态过程不能用P-V图上的点、线表示等压过程P一定PVO等容过程V一定等温过程T一定§2热力学第一定律一、内能系统在一定状态下的能量包括所有分子的动能EK与分子间的势能EP理想气体：EP=0pkEEE),(VTEE内能是状态量，与过程无关kEEABEAEBABEEE§2热力学第一定律做功可以改变系统的状态•摩擦升温（机械功）、电加热（电功）摩擦功：lfArdd准静态过程气体对外界做功：lFAdd总功：21VVVPAAdd二、功过程量ldPlpsdVpAdd0,0AVdd0,0AVddPVO系统作正功系统作负功三、热量传热—改变系统状态的另一种方法条件：系统与外界的温度不同T1T2通过分子热运动传递能量无法用宏观量计算热量Q—传热过程中传递的能量热量是过程量系统从外界吸收热量系统向外界放出热量总热量：21QQd积分与过程有关。0Qd0Qd某一过程，系统从外界吸热Q，对外界做功A，系统内能从初始态E1变为E2，则由能量守恒：AEEQ12对微小过程：dAdEdQ§2热力学第一定律四、热力学第一定律12E1E2注意：1.功、热量为过程量，内能为状态量2.A、Q的正负号3.适用任何系统的任何过程五、理想气体的热容量1.热容量系统从外界吸收热量Q，使系统温度升高dT，则系统的热容量为dTQCdd1mol物质TQCmdd摩尔热容定压摩尔热容定容摩尔热容ppTQC)(ddVVTQC)(ddxxTQC)(dd任意过程2.理想气体的热容量准静态等容过程：EVPEQddddTETQVddddTCEVddVCCiRV2ppTQC)(ddRiCP)12(CCRPV迈耶公式VVPCRCC1ii2低温时，只有平动，i=3；常温时，转动被激发，i=3+2=5；高温时，振动也被激发，i=3+2+2=7。比热容比经典理论有缺陷，严格一点需量子理论来解释六.理想气体的等值准静态过程1.等容过程V一定PVOP-V图上对应一直线过程方程恒量Tp特点0VpAddEEEQ12TCV2等压过程P一定PVOP-V图上对应一直线过程方程恒量TVVpAdd)(12VVpA)(12TTR)(12TTCEV)(12TTCQp1212系统做正功Q>021系统做负功Q<03.等温过程T一定P-V图上对应一曲线PVO过程方程恒量pV0Ed21VVVpAdV1V221VVVVTRd12lnVVRTAAQ§3理想气体的绝热过程准静态绝热过程0QdAEddEA)(12TTCV0VPTCAEQVdddddRTPVTRPVVPddd0VVPPddPVconst.PVO绝热线等温线循环过程:一系统经历一系列变化后又回到初始状态的整个过程.热机：将热转换成功工质蒸汽机：工质水锅炉冷却器汽缸泵Q1A1Q2´A2´总的效果从外界吸热（Q1-Q2）对外作功A1-A2§4循环过程循环为准静态过程，在P-V图中对应闭合曲线。正循环：顺时针方向进行PVO特点：0EAQ系统作净功=曲线所围面积00QAQ1—从外界吸热Q2—向外界放热Q1、Q2为纯数从外界吸热（Q1-Q2）对外作功（A1-A2）热机效率121'1QQQA循环为准静态过程，在P-V图中对应闭合曲线。PVO特点：0EAQ系统作净功=曲线所围面积逆循环：逆时针方向进行致冷系数：2122QQQAQw向外界放热Q2外界作功AQ1Q2´A高温热库T1低温热库T2工质准静态循环，工质为理想气体，只和两个恒温热库交换热量。卡诺循环的热机效率：121TT§5卡诺循环PVOT1T2§5卡诺循环PVOT1T2121'1QQQA12341-2等温膨胀吸热1211VVlnRTAQ3-4等温压缩放热4322VVlnRT'Q1214321VVlnTVVlnT2-3绝热膨胀132121VTVT4-1绝热收缩142111VTVT143112)VV()VV(121TT121TT121'1QQQA注意：1.只对卡诺循环成立对任何循环成立2.卡诺循环效率只与两恒温热源的温度有关，与工质无关3.提供了提高热机效率的途径Q1´Q2A´高温热库T1低温热库T2工质卡诺逆循环（制冷机）'AQ2122TTT制冷系数本章结束作者：李雪春