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第 9 章 热力学第一定律

第 9 章 热力学第一定律. §1 热力学第一定律 §2 绝热过程 §3 循环过程. §1 热力学第一定律. 一 . 热力学过程. 1. 依系统状态发生变化. 准静态与非静态 等值过程. 2. 与外界的关系. 自发 绝热过程. 3. 理想与实际. 可逆 不可逆过程. 作功 传热. 二 . 作功与传热. 焦耳实验 1) 与外界进行热交换 2) 外界作功. 结论： 1. 改变系统状态 ( E ) 的方式有两种. 2. 作功、传热是相同性质的物理量 ---- 过程量. 系统从初态. 末态.

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第 9 章 热力学第一定律

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Presentation Transcript

  1. 第 9 章 热力学第一定律 §1 热力学第一定律 §2 绝热过程 §3 循环过程

  2. §1 热力学第一定律 一.热力学过程 1.依系统状态发生变化 准静态与非静态 等值过程 2.与外界的关系 自发 绝热过程 3.理想与实际 可逆 不可逆过程

  3. 作功 传热 二. 作功与传热 焦耳实验 1)与外界进行热交换 2)外界作功 结论： 1.改变系统状态(E)的方式有两种 2. 作功、传热是相同性质的物理量 ---- 过程量

  4. 系统从初态 末态 三.准静态过程中体积功的计算 系统对外作的功 在某一时刻 系统器壁上小面元 对器壁作用力

  5. 示功图 准静态 与系统种类无关

  6. 等压摩尔热容 等容摩尔热容 四. 热 热量的计算 1.热容量的定义 1）物质的热容量 与过程有关 可以 >0 = 0 <0 2）摩尔热容量

  7. 温差不太大 CV可看作常数 2.热量的计算 等容过程

  8. 等压过程 温差不太大，CP可看作常数

  9. 初末态是平衡态 适用一切过程 一切系统 五.热力学第一定律 若加一些条件 若为准静态 若为理想气体 若理气准静态

  10. 内能 E状态参量 与过程无关 普遍的能量转化和守恒定律

  11. 六.热一律在理气准静态等值过程中的应用 1.等容过程 理想气体等容摩尔热容

  12. 内能是状态量 理想气体的内能是温度的单值函数 适应范围？ 结论： 理气任意过程

  13. 2.等压过程 理气等压摩尔热容

  14. 迈耶公式 比热容

  15. §2 绝热过程 一. 理气准静态绝热过程 二.自由膨胀--非准静态过程

  16. 绝热壁 绝热过程 特征： 热一律： 即： 适用于一切绝热过程 介绍两种情况

  17. 联立得解 一. 理气准静态绝热过程 1.过程方程 绝热的热律加 理气准静态的条件 绝热热律 理气准静态 理气状态方程

  18. > 结果： 或 2.过程曲线

  19. 二. 自由膨胀 特点：迅速 来不及与外界交换热量 则Q = 0 非静态过程 无过程方程 办法：只能靠普遍的定律（热律） 绝热热律 自由膨胀

  20. 自由膨胀 理气 状态方程 能量守恒 因为自由膨胀 所以系统对外不作功 即 由 得

  21. 自由膨胀 能量守恒 理气 思考： 初态和末态温度相同 内能还与体积有关 焦、汤实验 真实气体？

  22. §3 循环过程 一. 热机循环与制冷循环 二. 卡诺循环

  23. 1.循环过程 系统经历一个热力学过程后 又回到初态 2.能量特点

  24. 逆 < > 高温热源 高温 低温热源 低温 2.制冷循环 目的：通过外界作功 从低温热源吸热 1. 热机循环 目的：吸热对外作功 1) PV图 1)PV图 正 2)热流图 2)热流图 3)指标-效率 3)制冷系数

  25. 重要说明： 在热机、制冷机部分 由于实际中的需要或 说是习惯 无论是吸热还是放热一律取正值 则热机效率和制冷系数写成：

  26. 二. 卡诺循环 只与两个恒温热源交换能量的无摩擦的 准静态循环 1.卡诺热机 热流图 P V 图

  27. 恒温热源过程 吸 放热 绝热过程方程

  28. 由两个绝热过程得循环闭合条件 卡诺热机效率 代入数据得

  29. 讨论 1 )卡诺热机效率 只与T1和T2有关 与物质种类、膨胀的体积无关 2 ) 理论指导作用 提高高温热源的温度现实些

  30. < 3)理论说明低温热源温度T2  0 说明热机效率 且只能 • 进一步说明 • 热机循环不向低温热源放热是不可能的 • 热机循环至少需要两个热源

  31. 4)疑问：由热I律 循环过程中 如果 相当于把吸收的热量全作功 从能量转换看 不违反热一律 但为什么实际做不到？ 说明: 必然还有一个独立于热一律的 定律存在 这就是热二律

  32. 2.卡诺制冷机 卡诺热机的逆循环 卡诺制冷机的制冷系数

  33. 第9章结束 思考： 一直敞开冰箱门 能制冷整个房间吗？ 打开冰箱凉快一下

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