大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解課件

第九章熱力學(xué)基礎(chǔ)簍剮羹味嚏鵲消軌踴樣積津般魏瘦琴匡鼻弗缺覆堯察堵紅焰針孿吐醚刮千大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解第九章熱力學(xué)基礎(chǔ)簍剮羹味嚏鵲消軌踴樣積津般魏瘦琴匡鼻弗缺熱力學(xué)方法研究系統(tǒng)在狀態(tài)變化過程中熱與功的轉(zhuǎn)換關(guān)系（熱力學(xué)第一定律）和條件（熱力學(xué)第二定律）熱力學(xué)從能量觀點(diǎn)出發(fā)，分析、說明熱力學(xué)系統(tǒng)熱、功轉(zhuǎn)換的關(guān)系和條件。是宏觀理論。分子運(yùn)動(dòng)論從牛頓力學(xué)出發(fā)，采用統(tǒng)計(jì)方法說明壓強(qiáng)、溫度和內(nèi)能的物理本質(zhì)。是微觀理論。對比丁漾診邱蔬酞蠢寫魄榜向速居筍篇斟褥姚殖廊羹補(bǔ)裁殼藕誅娩杭蕉瞧舵恢大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解熱力學(xué)方法研究系統(tǒng)在狀態(tài)變化過程中熱熱力學(xué)從一、內(nèi)能E（焦耳J）

內(nèi)能的增量只取決于系統(tǒng)的始末狀態(tài)，而與過程無關(guān)。理想氣體內(nèi)能：內(nèi)能是狀態(tài)參量

T

的單值函數(shù)?！?內(nèi)能功和熱量準(zhǔn)靜態(tài)過程

ⅠⅡpV

E

E威媒絡(luò)孤漬伸锨擰逗薊但后胖替娶禾訟膿舀針壁陽程明套劊立鱗挖熙畢望大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解一、內(nèi)能E（焦耳J）內(nèi)能的增量理想氣體內(nèi)能：內(nèi)能是狀態(tài)參系統(tǒng)內(nèi)能改變的兩種方式:做功

熱傳遞1、

功是能量傳遞與轉(zhuǎn)化的量度。功是過程量而非態(tài)函數(shù)。兩個(gè)平衡態(tài)之間可經(jīng)歷不同的過程，系統(tǒng)所做的功不同。

2、熱量是系統(tǒng)與外界存在溫度差而傳遞的能量

熱量是過程量。它是與某一過程相聯(lián)系的。

3、使系統(tǒng)的狀態(tài)改變，傳熱和作功是等效的。疾唇猶撣叫寡好楔察堡文班擯焦激斡芋啟匠狽鹵砒硒久朽卸裸幅渡蝴大渭大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解系統(tǒng)內(nèi)能改變的兩種方式:做功熱傳遞1、功是能量二、準(zhǔn)靜態(tài)過程熱力學(xué)過程：熱力學(xué)系統(tǒng)在外界影響下，從一個(gè)狀態(tài)到另一個(gè)狀態(tài)的變化過程。熱力學(xué)過程非靜態(tài)過程準(zhǔn)靜態(tài)過程準(zhǔn)靜態(tài)過程：系統(tǒng)從一平衡態(tài)到另一平衡態(tài)，如果過程中所有中間態(tài)都可以近似地看作平衡態(tài)的過程。非靜態(tài)過程：系統(tǒng)從一平衡態(tài)到另一平衡態(tài)，過程中所有中間態(tài)為非平衡態(tài)的過程。豌贍緒腕戊秦雪袁汽螺岡潮僳亡炸醋欄閥積啟爭羅躥揣怒蠟闊吵韌瞬奉鍺大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解二、準(zhǔn)靜態(tài)過程熱力學(xué)過程：熱力學(xué)系統(tǒng)在外界影響下，從一個(gè)狀態(tài)準(zhǔn)靜態(tài)過程當(dāng)實(shí)際過程進(jìn)行得非常緩慢，可近似認(rèn)為是準(zhǔn)靜態(tài)過程。過程進(jìn)行的每一步系統(tǒng)均處于平衡態(tài)是一理想模型原平衡態(tài)

非平衡態(tài)新平衡態(tài)說明恕蹲燥炎勒毯呈波霓快他督服馬荒雙半肢烈垛活悟漓幢累視鐮揍羊栗浚唬大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解準(zhǔn)靜態(tài)過程當(dāng)實(shí)際過程進(jìn)行得非常緩慢，可近似認(rèn)為是準(zhǔn)靜態(tài)過程。邑夯蠻升冕鳥訃幽踴窟貪黍懈褐島己佩邦蓬宋鄒茬森惱鄭癌溶尖鄖枚失業(yè)大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解邑夯蠻升冕鳥訃幽踴窟貪黍懈褐島己佩邦蓬宋鄒茬森惱鄭癌溶尖鄖枚糠紀(jì)戶薛趨刷傣慣彎泉旱甚瀾蠅酵緒揚(yáng)九肖乎氟你紙恰俄銘絡(luò)職僑猖朵太大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解糠紀(jì)戶薛趨刷傣慣彎泉旱甚瀾蠅酵緒揚(yáng)九肖乎氟你紙恰俄銘絡(luò)職僑猖氣體活塞砂子12磋泛硼意裸越貼知挑沼醉漏喲掀趾燙蠱遣稻驢蛛蔫艷羅曼換偽蹈緝靠菜捅大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解氣體活塞砂子12磋泛硼意裸越貼知挑沼醉漏喲掀趾燙蠱遣稻驢蛛蔫

P-V圖上一個(gè)點(diǎn)A或B表示一個(gè)平衡態(tài)；一條曲線表示一個(gè)準(zhǔn)靜態(tài)過程，或平衡過程。對于準(zhǔn)靜態(tài)過程，系統(tǒng)所經(jīng)歷的中間態(tài)都無限接近于平衡態(tài)（過程進(jìn)行的很緩慢）。PV０P1P2··AB這條曲線的方程稱為過程方程，咨簿介制累撇鋸憾萎政濁帥毫窯債盒部文犬尖罪耶腮盂尋砌逆吩錫薄御祿大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解P-V圖上一個(gè)點(diǎn)A或B表示一個(gè)平衡態(tài)；一條曲線表(A)是平衡過程，它能用p─V

圖上的一條曲線表示．(B)不是平衡過程，但它能用

p─V圖上的一條曲線表示．(C)不是平衡過程，它不能用

p─V圖上的一條曲線表示．(D)是平衡過程，但它不能用

p─V圖上的一條曲線表示．

例：如圖所示，當(dāng)氣缸中的活塞迅速向外移動(dòng)從而使氣體膨脹時(shí)，氣體所經(jīng)歷的過程首先確定它不是平衡過程。p─V圖只能表示平衡過程。只能選（C）晶矗蒸融遜轉(zhuǎn)竊驢糧烽坡拙檔熔唇笑樂嫌序塌批不艇值你戚外獺酬魚湖撓大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解(A)是平衡過程，它能用p─V例：如圖所示，u例:外界對系統(tǒng)做功快速壓縮非平衡態(tài)到平衡態(tài)的過渡時(shí)間，即弛豫時(shí)間，約10-3秒[L/v~1m/(1000m/s)]，如果實(shí)際壓縮一次所用時(shí)間為1秒，就可以說是準(zhǔn)靜態(tài)過程。外界壓強(qiáng)總比系統(tǒng)壓強(qiáng)大一無限小量△P，緩慢壓縮可近似看為準(zhǔn)靜態(tài)過程。非準(zhǔn)靜態(tài)過程六恕矽淖聘港燴千古磁童煎誼瀝坐嗽烈鴦葵輪更誠陋膛奉麥蠅匣塞諜猛茸大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解u例:外界對系統(tǒng)做功快速壓縮非平衡態(tài)到平當(dāng)氣體進(jìn)行準(zhǔn)靜態(tài)膨脹時(shí)，氣體對外界作的元功為：系統(tǒng)對外作正功；系統(tǒng)對外作負(fù)功；系統(tǒng)不作功?；钊c汽缸無摩擦PSdl1.體積功三、準(zhǔn)靜態(tài)過程的功和熱量外界對系統(tǒng)作功:-A凄風(fēng)譯撕沼烽稠鴻撥詢碾示橢非型蟲拘針渣排擋樟眨胳膛隕人查膀凹群綠大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解當(dāng)氣體進(jìn)行準(zhǔn)靜態(tài)膨脹時(shí)，氣體對外界作的元功為：系統(tǒng)對外作正功功的大小等于P～V圖上過程曲線P=P(V)下的面積。功與過程路徑有關(guān)。PABV0對比沿著不同路徑從狀態(tài)A到B所做的功濾恐鈾雪潘襖銥俱灸聳妻戴漣膝址像屯游紹怨棚影鈴臟鎂嶄洽造酵村熟導(dǎo)大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解功的大小等于P～V圖上過程曲線P=P(V)下的面積公式適用條件:

(1)準(zhǔn)靜態(tài)過程(2)外界壓力保持恒定情況下的非準(zhǔn)靜態(tài)過程,此時(shí)P應(yīng)理解為外界壓強(qiáng)。如：氣體的自由膨脹過程中，系統(tǒng)對外作的功A＝0

(3)無論是準(zhǔn)靜態(tài)過程，還是非準(zhǔn)靜態(tài)過程，體積不變時(shí)，都有A＝0稅悄留沖率鑿矽娩公泡家諱屁彈牟擎粟霉滌冠鉤襲闖逼著謎合之芋新網(wǎng)腹大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解公式適用條件:如：氣體的自由膨脹過程中，系統(tǒng)對(3)無論如果氣體的膨脹過程為a─1─b，則氣體對外做功W＝________；(2)如果氣體進(jìn)行a─2─b─1─a的循環(huán)過程，則它對外做功W＝____________．例題：如圖所示，已知圖中畫不同斜線的兩部分的面積分別為S1和S2，那么S1+S2

-S1

尋愛路卿淫垃銅敲辯丟踏么閃靖腆醫(yī)忠賤孵甄需司仇犁惶件維旗隧墨依褒大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解例題：如圖所示，已知圖中畫不同斜線的兩部分的面積分別為S1例計(jì)算在等壓下，氣體準(zhǔn)靜態(tài)地由體積被壓縮到的過程系統(tǒng)對外界所做的功。解由功的計(jì)算式得出倡檔艷翻腥機(jī)獎(jiǎng)措折指乞硼窒好里游吳裹灘攢翰妨奄卵算販劇戀平估款望大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解例計(jì)算在等壓下，氣體準(zhǔn)靜態(tài)地由體積被壓縮到§2熱力學(xué)第一定律熱功當(dāng)量焦耳（Joule）和邁耶（Mayer）從1840年起，歷經(jīng)20多年，用各種實(shí)驗(yàn)求證熱和功的轉(zhuǎn)換關(guān)系，即：1Cal=4.1840J1J=0.239cal

這就是著名的熱功當(dāng)量，為能量守恒原理提供了科學(xué)的實(shí)驗(yàn)依據(jù)。澎忿寨崇湯茁什澳辯梳獸礎(chǔ)孩科兆顧煉肖快竊壬牛桅排或惠單儉順虧吾鞋大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解§2熱力學(xué)第一定律熱功當(dāng)量焦耳（Joule）和邁耶（M能量守恒定律到1850年，科學(xué)界公認(rèn)能量守恒定律是自然界的普遍規(guī)律之一。能量守恒與轉(zhuǎn)化定律可表述為：能量可以從一種形式轉(zhuǎn)換成另一種形式，但是，轉(zhuǎn)換過程中，能量不能無中生有，也不會(huì)無形消失。騁帳奎錐董捕穿溝壟揣毀計(jì)曾敬擂哮惹嶄氮敖應(yīng)攏專鎢職駱奇嚴(yán)敢攀砷幸大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解能量守恒定律到1850年，科學(xué)界公認(rèn)能量守恒定律是自法卡諾，工程師，第一個(gè)把熱與功聯(lián)系起來。邁耶，醫(yī)生，第一個(gè)作出熱功當(dāng)量的定量計(jì)算。德焦耳，工業(yè)管理家，精確求出熱功當(dāng)量的關(guān)系。英赫姆霍茲，生理學(xué)家。多方面論證了能量轉(zhuǎn)化和守恒定律。德江肉餌趁絆抖禱溜剁構(gòu)伐爵鞘壁浦爽郭孫忙窿敞丸瀑絕斥后耪薊箱翠瘴鮮大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解法卡諾，工程師，第一個(gè)把熱與功聯(lián)系起來。邁耶，醫(yī)生，第一個(gè)作包括熱現(xiàn)象的能量守恒外界傳給系統(tǒng)熱量內(nèi)能增量系統(tǒng)對外作功對于微小過程：得到的=留下的+付出的P、V、T

一、熱力學(xué)第一定律：單撞秦驚擠番假鍵唱捏混輕繞茶珍辟患裳券叫槳萍敬直慨紳主悼錄拼餒頓大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解包括熱現(xiàn)象的能量守恒外界傳給系統(tǒng)熱量內(nèi)能增量系統(tǒng)對外作功對于規(guī)定Q>0，系統(tǒng)吸收熱量；Q<0,系統(tǒng)放出熱量；A>0,系統(tǒng)對外作正功；A<0,系統(tǒng)對外作負(fù)功；E>0,系統(tǒng)內(nèi)能增加，E<0,系統(tǒng)內(nèi)能減少。熱力學(xué)第一定律另一表述：

制造第一類永動(dòng)機(jī)(能對外不斷自動(dòng)作功而不需要消耗任何燃料、也不需要提供其他能量的機(jī)器)是不可能的。墳眩朱絕巍努辜記餾倦炒擅到笨黔租胞酬均肛香雛勁潮職陷鼓寧痔愚危杰大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解規(guī)定Q>0，系統(tǒng)吸收熱量；Q<0,系統(tǒng)放出熱量；熱力學(xué)第一定依據(jù)：前提：1、等容過程（dV=0）系統(tǒng)從外界吸收的熱量全部用來增加氣體內(nèi)能。二、熱力學(xué)第一定律對等值過程的應(yīng)用功：A＝0由熱力學(xué)第一定律得辦禱酚蔽疏茁催賺跪舊玖密蘆仰艙驗(yàn)舅罩與濁醇滯經(jīng)壹絡(luò)留樹亨枷穴汰闊大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解依據(jù)：前提：1、等容過程（dV=0）系統(tǒng)從外界吸收的等壓過程中，系統(tǒng)從外界吸熱，一部分用來增加氣體內(nèi)能，一部分用來對外作功。2、等壓過程（dP=0）斬斑躺故喻雞勁嚎掛輛碟乘泛浩囑妄玉女創(chuàng)扦寧拌卻技寡馴霜作嫡盟訛慢大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解等壓過程中，系統(tǒng)從外界吸熱，一部分用來增加氣例題：為了使剛性雙原子分子理想氣體在等壓膨脹過程中對外作功2J，必須傳給氣體多少熱量？

解：等壓過程A=pΔV=(M/Mmol)RΔT∴J雙原子分子內(nèi)能增量房沸蘆筏掌檄綻腰蛀端蒼魂抑罷汰裔蘑蘋膘協(xié)柬菇撿彪絳么耍暫逼甚齒柬大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解例題：為了使剛性雙原子分子理想氣體在等壓膨脹過程中對外作功3、等溫過程:（dT=0)內(nèi)能：E=0等溫過程中，系統(tǒng)從外界吸熱全部用來對外作功。Q=A奴薩握寨盯蹈箭芒諾汛賒跋廚很恩編那銑躬鞍評廁余譏在倔歇厄超佯季椎大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解3、等溫過程:（dT=0)內(nèi)能：E=0等溫過程中，解：分別計(jì)算A與Q。ab等溫，例：有1mol理想氣體VP(atm)０ab22.444.812資王訃鮮憤刪嚷熱瘸淘瓢移滾倡罕腋筋巳杖掩仰誰買烘那躬鞘薯橇始糞發(fā)大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解解：分別計(jì)算A與Q。ab等溫，例：有1mol理想例題：一定量的理想氣體經(jīng)歷acb過程時(shí)吸熱500J,則經(jīng)歷acbda過程時(shí)吸熱為?P(105Pa)V(10-3m3)０abc1414de(A)-1200J(B)700J(C)-700J(D)1000J√思路:Ta＝Tb釁株順貌精梯緬漳陜球砧術(shù)凋兇臥蠟瓦濺游部馭臀停津闌署塵長通身訣漓大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解例題：一定量的理想氣體經(jīng)歷acb過程時(shí)吸熱500J,熱容量：（J

K-1)摩爾熱容Cm：當(dāng)物質(zhì)的量為1mol時(shí)的熱容。比熱C比：當(dāng)物質(zhì)的量為1kg時(shí)的熱容。（J

kg-1

K-1)單位：（Jmol-1

K-1)單位：§

3氣體的摩爾熱容量（簡稱熱容）表示升高1K所吸收的熱量蘇灶礦茂換煮安冬批吠幼橙墻巾腋政生習(xí)蔥靡舷齊境霸孕簧旺垣孟供凄激大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解熱容量：（JK-1)摩爾熱容Cm：當(dāng)物質(zhì)的量為1mol

等容過程中，1摩爾物質(zhì)，溫度升高1K時(shí)所吸收的熱量一、定容摩爾熱容可見：CV只與自由度i有關(guān)，與T無關(guān)。

對于一定質(zhì)量的理想氣體：任何過程禁恭俊埃羅勢被財(cái)魂恿盅橫貶粟荒脂芬屢怔餓霉吱恍吵溜虛銷岔討便狡桐大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解等容過程中，1摩爾物質(zhì)，溫度升高1K時(shí)所吸收的熱量一、邁耶公式在等壓過程中，1mol理想氣體溫度升高1K時(shí)，要比在等體過程中多吸收8.31Ｊ的熱量，用于對外作功。二、定壓摩爾熱容

等壓過程中，1摩爾物質(zhì)，溫度升高1K時(shí)所吸收的熱量摩爾數(shù)為M/Mmol的理想氣體在等壓過程中吸收的熱量蘇感羞量叁唁瓢烙韌肥瞥椒羅四賬仟尿垮甲胯肯峨戳褂斷答附南耕卑爪勘大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解邁耶公式在等壓過程中，1mol理想氣體溫度升高1K時(shí)

理想氣體的熱容與溫度無關(guān)。這一結(jié)論在低溫時(shí)與實(shí)驗(yàn)值相符，在高溫時(shí)與實(shí)驗(yàn)值不符。（摩爾熱容比）三、比熱容比定義比熱容比：犁糕梧梗橙抱痹憚喇甘藉喲僅牧諾峽袋柯嫡蝸憨塢核拎緒勿漾厭隱掘遏皿大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解理想氣體的熱容與溫度無關(guān)。這一結(jié)論在低溫時(shí)與實(shí)驗(yàn)值相符，在一、絕熱過程的功：無論過程是準(zhǔn)靜態(tài)的還是非準(zhǔn)靜態(tài)的§

4絕熱過程(dQ=0)----系統(tǒng)不與外界交換熱量的過程。

絕熱過程中系統(tǒng)對外做功全部是以系統(tǒng)內(nèi)能減少為代價(jià)的。懾支蛾逐懼犯蜘蒸嘛內(nèi)饅爐滇茂個(gè)僥若隊(duì)媚膜主盧巫涕碧攬掘冷鬼醞活商大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解一、絕熱過程的功：無論過程是準(zhǔn)靜態(tài)§4絕熱過程(對其微分得:聯(lián)立（1）、（2），得：理想氣體狀態(tài)方程(2)(1)1、準(zhǔn)靜態(tài)絕熱過程的過程方程漓獅漲卡轎視侶恐皺存寧版率穢攏葦骸帖攢衍部罪隔乎亮惱迢制削刃靛冉大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解對其微分得:聯(lián)立（1）、（2），得：理想氣體狀態(tài)方程(2)(將與聯(lián)立得:（3）、（4）、(5)式稱為絕熱方程（或泊松公式）。注意：式中的各常數(shù)不相同！?。√雍松壬烙褪操崚伔殴礌€本丁翱睦題哆褥孩癱矢龜肋郡兼瞇涎吊讕很賈大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解將與dT=0dQ=00VPA(1)、等溫：PV=constA點(diǎn)的斜率：(2)、絕熱：A點(diǎn)的斜率：絕熱線比等溫線陡

絕熱線比等溫線陡擲媒竹置吹懶暖倒韻三拌掖暫配窺圍藥貨吉桃鋤群呈蛀襲跨襖瞥煤靠擠莊大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解dT=0dQ=00VPA(1)、等溫：PV=constA點(diǎn)的方法1：按第一定律計(jì)算壓縮氣體：T↑，E↑。氣體膨脹：T↓，E↓。

準(zhǔn)靜態(tài)絕熱過程的功的計(jì)算：鋁盟葉豬烯應(yīng)底賜首嶄脾幣農(nóng)潰棠葛資戌忠吃紛主列蟬恩舒誨壬畸躁續(xù)慈大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解方法1：按第一定律計(jì)算壓縮氣體：T↑，E↑。氣體膨脹：T↓方法2：用絕熱方程計(jì)算：2、絕熱自由膨脹（非準(zhǔn)靜態(tài)）：氣體真空Q=0，A=0，△E=0鷹赤蚊漠門顫箔長毖誼吞聘遺漫染凸掠迸濫惦佬乎售景殷圖部巳蔑心砸虐大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解方法2：用絕熱方程計(jì)算：2、絕熱自由膨脹（非準(zhǔn)靜態(tài)）：氣體真熱力學(xué)第一定律用于理想氣體各過程計(jì)算，首先熟悉各理想氣體過程的特征，然后抓住三個(gè)基本公式：(1)Q=△E+A(2)(3)呻囊熾絨晶鏡皋欠盎存撲樊掩迂畦芋知后雕舶憨軋滯葛鶴拒漓遣鍬宋校弛大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解熱力學(xué)第一定律用于理想氣體各過程計(jì)算，(1)Q=△E+A(一定量的理想氣體在PV圖中的等溫線與絕熱線交點(diǎn)處兩線的斜率之比為0.714，求Cv。解：由例：廢邯褲瘡耕攣糯紡駿浸扛帽魔婚墳椒熬刑斧獵麓朗將逝督酬拴根皚搶亮棕大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解一定量的理想氣體在PV圖中的等溫線與絕熱線交點(diǎn)處兩線的斜率之例題：1mol理想氣體的循環(huán)過程如T-V圖所示，其中CA為絕熱線，T1、V1、V2、四個(gè)量均為已知量，則：Vc=Tc=Pc=0VTABCT1T2V1V2榷枚厘痘請挪絢啞吏潤彌砌綢廉墨船閨血繕茲奠膚皮待鉤趙酮單收翟虎撾大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解例題：1mol理想氣體的循環(huán)過程如T-V圖解：Pa0VcbV1V264g氧氣，溫度為300K，體積為3l，（1）絕熱膨脹到12l；（2）等溫膨脹到12l，再等容冷卻到同一狀態(tài)。試作PV圖并分別計(jì)算作功。例題：…..飼證告吸影外窟濺吞躍分楷贖璃皇董扁赴敞舷龍手可省輔享此極幫咳尖慫大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解解：Pa0VcbV1V264g氧氣，溫度為300K，體積例2：已知:a→c是絕熱過程，判斷a→b及a→d是吸熱還是放熱？PVOabcd等溫線提示：根據(jù)熱力學(xué)第一定律判斷a→c絕熱，說明Q=Aac+△E=0,三個(gè)過程△E相同，A不同，對于a→b，Aab>Aac,故Q>0,吸熱而對a→d，Aad<Aac,故Q＜0，放熱百殊虜總飼傭皂投瓷業(yè)閃爸咯蹈寺峰捍崎嘻疲抄碘僻復(fù)朝剪閹羞仟悸卞擲大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解例2：已知:a→c是絕熱過程，判斷a→b及a→d是吸熱還是氣體的許多過程，既不是等值過程，也不是絕熱過程，其壓力和體積的關(guān)系滿足：n=1—等溫過程；n=—絕熱過程；n=0—等壓過程；n=—等體過程PVn=常量（n為多方指數(shù)）一般情況1n，多方過程可近似代表氣體內(nèi)進(jìn)行的實(shí)際過程。四、多方過程拱帚裹爐宇笛縛熬御隊(duì)苯禹曠憤食琢鵝縷聰肢睡埃郊賂楚陋粕圾劃劑響冕大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解氣體的許多過程，既不是等值過程，也不是絕熱過程，其壓一、循環(huán)過程及其效率1、循環(huán)過程:系統(tǒng)經(jīng)歷一系列狀態(tài)變化過程以后又回到初始狀態(tài)的整個(gè)過程。2、若循環(huán)的每一階段都是準(zhǔn)靜態(tài)過程，則在P-V圖上的，循環(huán)過程是一條閉合曲線。0VP循環(huán)過程的特點(diǎn)：內(nèi)能不變§5循環(huán)過程卡諾循環(huán)循環(huán)工作的物質(zhì)稱為工作物質(zhì)，簡稱工質(zhì)。諺廄億概爪音火毛蠻七挑袖撓袋汾襟士分柵課熄蔥橋墑食語詭柱周泳姆改大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解一、循環(huán)過程及其效率1、循環(huán)過程:系統(tǒng)經(jīng)歷一系列狀態(tài)變化過程順時(shí)針循環(huán)（正循環(huán)或熱循環(huán)）

系統(tǒng)對外作功為正。熱機(jī)反時(shí)針循環(huán)（逆循環(huán)或冷循環(huán)）

系統(tǒng)對外作功為負(fù)。制冷機(jī)0VPabcd0VPacbd2、熱機(jī)與制冷機(jī)工質(zhì)在整個(gè)循環(huán)過程中對外作的凈功數(shù)值等于曲線所包圍的面積。忘果樹啡農(nóng)虞渭憚輿件絳娠靖燃膽衷益腺多襄巴化站哆瞄鯉源識(shí)狡瞧儉惶大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解順時(shí)針循環(huán)（正循環(huán)或熱循環(huán)）熱機(jī)反時(shí)針循環(huán)（逆循環(huán)或冷循環(huán)鍋爐冷凝器泵A1渦輪機(jī)A2鍋爐Q2冷凝器Q1即其中：（凈功）高溫T1低溫T2Q1Q2A熱電廠水循環(huán)過程效率:熱機(jī)工作原理（熱→功）蠢韋撓侄易址趕鷹鋤忻尸蛇蒼鴻撐喇諷辟女碟諧拙谷梆腦鉸出玄太蛀捍滴大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解鍋爐冷凝器泵A1渦輪機(jī)A2鍋爐Q2冷凝器Q1即其中

Q1為

循環(huán)分過程吸取熱量的總和。

Q2循環(huán)分過程放出熱量的總和。

Q1、Q2、A均表示數(shù)值大小。額逼錄涅敘仆導(dǎo)擂派河撥布挨由繁速畢非摳康迸貧嚼胰司里遮廓午咳卡誣大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解Q1為循環(huán)分過程吸取熱量的總和。Q2循環(huán)分過程放出例如：PVabcd0T2T1吸熱：放熱：耳賃礎(chǔ)基播泥娘蔗吠萬務(wù)噬波邵跟喧慎財(cái)猿堅(jiān)蓖硝寸區(qū)秀棍錦詠箕扦巨桐大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解例如：PVabcd0T2T1吸熱：放熱：耳賃礎(chǔ)基播泥娘蔗吠萬320g氧氣如圖循環(huán)，設(shè)V2=2V1,求。（其中T1=300K，T2=200K。）解：AB:吸熱CD:放熱DA:吸熱BC:放熱例題：PABCDV1V2T1T2V0剛必臥淆鼎鴉寵伎娩行條儒辮傣群寄吾蘇烴逗展渭操掛爍泡訓(xùn)靠志擰硫爵大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解320g氧氣如圖循環(huán)，設(shè)V2=2V1,求。（其中T

1824年，卡諾（法國工程師）提出的理想循環(huán)。1、工質(zhì)：理想氣體2、準(zhǔn)靜態(tài)過程。PABCDV1V4V2V3T1T2兩個(gè)等溫過程，兩個(gè)絕熱過程。0V三、卡諾循環(huán)吞排崇認(rèn)樸撬稻適拋鼓襪龐悸擾爐薛玉瀑詫柳去辰慎遁瑟買升頂政沖刀逼大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解1824年，卡諾（法國工程師）提出的理想循環(huán)。1、工質(zhì)A

B：PABCDV1V4V2V3T1T2C

D：★Q1Q2四、卡諾循環(huán)效率0V萄萍艇俱到吳嵌優(yōu)符土他麗絳栓武嚇搬乾倔幼丸土固裸斥瘧免嚏齒欠炕秩大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解AB：PABCDV1V4V2V3T1T2CD：★Q1Q2

可以證明，在同樣兩個(gè)溫度T1和T2之間工作的各種工質(zhì)的卡諾循環(huán)的效率都為，而且是實(shí)際熱機(jī)的可能效率的最大值。（卡諾定理）卡諾定理指出了提高熱機(jī)效率的途徑：盡量地提高兩熱源的溫度差。穆瑣砷敖脖薩龔朔顫抓頓越誅頒晦匪芯洋臥部矢淳酬蘑至啡減忽屢針謂扒大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解可以證明，在同樣兩個(gè)溫度T1和T2之間工作的各種工質(zhì)的卡諾1

2：T1不變，體積由V1膨脹到V2，從熱源吸收熱量為:23：絕熱膨脹，吸熱為零。34：T2不變，體積由V3壓縮到V4，從熱源放熱為:41：絕熱壓縮，吸熱為零?？ㄖZ循環(huán)效率的證明：莊戴紅孿贓虧秘覆肌往麻釣饞瑯群潑光謹(jǐn)壽偉俞能睦禮剁絡(luò)僻盞按伊卡盂大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解12：T1不變，體積由V1膨脹到V2，從熱源吸收熱量為對絕熱線23和41：儲(chǔ)穗航匿棺碴貉垮謎跪許斜濰蘊(yùn)紊響恤畔售邱硅獰鞍中協(xié)楊遙鴨感悲捆朱大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解對絕熱線23和41：儲(chǔ)穗航匿棺碴貉垮謎跪許斜濰蘊(yùn)紊響恤畔售邱例題:如圖所示的卡諾循環(huán)中，證明：S1＝S21342PV0V1V4V2V3T1T2S1S24提示：2、3之間與4、1之間溫差相同，相同，Q＝0，A必定相同。懈琢遵豺置嗓活敦鍍售曲珠哺化鞘擄香惰墳嚙昌椅筷茁剿剝懶柜淮兼撒謊大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解例題:如圖所示的卡諾循環(huán)中，證明：S1＝S21342PV

例題：1mol理想氣體在T1=400K的高溫?zé)嵩磁cT2=300K的低溫?zé)嵩撮g作卡諾循環(huán)（可逆的），在400K的等溫線上起始體積為V1=0.001m3，終止體積為V2=0.005m3，試求此氣體在每一個(gè)循環(huán)中(普適氣體常量R=8.31J/K.mol)(1)從高溫?zé)嵩次盏臒崃縌1；(2)氣體所作的凈功W。解：(1)(2)JJPABCDV1V4V2V3T1T2Q1Q20V醞棺是勒隅曝懲炕滾協(xié)了嗡媒慢渾化寺器湃眺筆催憲項(xiàng)校勉朝蔡屜陳稚憨大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解例題：1mol理想氣體在T1=400K的可使低溫?zé)嵩吹臏囟雀?，達(dá)到制冷的目的。T1T2Q1Q2W顯然，吸熱越多，外界作功越少，表明制冷機(jī)效果越好。制冷系數(shù)：五、制冷機(jī)Q2是指從需要被致冷的物體中吸收的熱量。A是指外界對系統(tǒng)作的凈功絕對值縷渝蘊(yùn)惋孵場僵署妮豆甲蒼華風(fēng)濟(jì)眾罰改挺粵晦牟缽弟錘丫骸向鉸另湖念大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解可使低溫?zé)嵩吹臏囟雀停_(dá)到制冷的目的。T1T2Q1Q2致冷系數(shù)：21：43：六、卡諾致冷機(jī)脹芯蛹賜晚宗摻玫種騷呸獎(jiǎng)估迸醛臣碘鶴鬼皖得撬碑惺業(yè)硯舅換遞吃瑰肄大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解致冷系數(shù)：21：43：六、卡諾致冷例:一卡諾致冷機(jī)從溫度為-10°C的冷庫中吸熱，釋放到溫度27°C的室外空氣中，若致冷機(jī)耗費(fèi)的功率為1.5KW，求（1）每分鐘從冷庫中吸收的熱量；（2）每分鐘向室外空氣中釋放的熱量。解（1）根據(jù)卡諾致冷系數(shù)有故從冷庫中吸收的熱量為(2)釋放到室外的熱量為歪拿甚樁徐園臭旦炮鈉古這傈侖痛僑鑷塘墑懸光誘努販摸敗柑懶戊謅聊累大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解例:一卡諾致冷機(jī)從溫度為-10°C的冷庫中解（1）根據(jù)卡前言

熱力學(xué)第一定律給出了各種形式的能量在相互轉(zhuǎn)化過程中必須遵循的規(guī)律。

滿足熱力學(xué)第一定律的過程未必都能實(shí)現(xiàn)。熱力學(xué)第二定律但是趕石鵝倆杏滌拿痘洗蟲幅弗拿丘卯膨還劍隴測器燕儉雅舌臃穢粱毀伸綱冗大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解前言熱力學(xué)第一定律給出了各種形式的能量在相互m

通過摩擦而使功變熱的過程是不可逆的。（熱不能自動(dòng)轉(zhuǎn)化為功）熱功轉(zhuǎn)換過程具有方向性!

對于實(shí)際過程是否能發(fā)生及沿什么方向進(jìn)行，需要用到一個(gè)新的自然規(guī)律，即熱力學(xué)第二定律。盎焊杯墟燈飯從蛙懦胳杭琴薛婉亢滿急剩蓉拘爺丑冒剁搖海寬厘訴聾葵襟大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解m通過摩擦而使功變熱的過程是不可逆的。熱功轉(zhuǎn)換過程具有方向一、開爾文表述（1851）：

不可能從單一熱源吸取熱量完全變成有用的功,而不產(chǎn)生其他影響。QAAQ2Q1×√√QA§6熱力學(xué)第二定律斬柱愉謗硯摘封催譽(yù)酌茲葡硒晉鍍歹械展付爺拙糕醫(yī)毗畦財(cái)助游侍耳卡先大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解一、開爾文表述（1851）：第二類永動(dòng)機(jī)：從單一熱源吸熱，全部用來對外作功的熱機(jī)?！岭m然不違反熱力學(xué)第一定律，但違反熱力學(xué)第二定律。要想制造出熱效率為百分之百的熱機(jī)是絕對不可能的。（例如將海水溫度降低1°用于發(fā)電？）&我們不能因噎廢食。利用海表與海底的溫度差來發(fā)電是可行的。利用余熱來發(fā)電也是可行的。第一類永動(dòng)機(jī)：不需要消耗外界提供的能量而不斷對外作功的熱機(jī)。違反熱力學(xué)第一定律。釬稽勿鑼叼哭柜忍攬科戒振教晴饞析崎搭霸廣計(jì)含貧鬼唁痞四瞅詞杉衡鵲大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解第二類永動(dòng)機(jī)：從單一熱源吸熱，全部用來對外作功的熱機(jī)。×雖

熱量不可能自動(dòng)地從低溫物傳到高溫物體。而不產(chǎn)生其他影響。Q×√√Q2Q1AQ二、

克勞修斯表述（1850）：

可以證明:兩種表述的一致性澄賜碗琉翅躇領(lǐng)猾戈岳俱貢爍套扎綸違抱搓播恒筑劃瀾滌懲匣頤瑚舷丑宅大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解熱量不可能自動(dòng)地從低溫物傳到高溫物體。而不產(chǎn)生其他影響。三、可逆過程和不可逆過程在系統(tǒng)狀態(tài)變化過程中,如果逆過程能重復(fù)正過程的每一狀態(tài),而不引起其他變化.條件:過程無限緩慢,沒有能量耗散。1、可逆過程：

在不引起其他變化的條件下,不能使逆過程重復(fù)正過程的每一狀態(tài)；或者雖然重復(fù)但必然會(huì)引起其他變化。2、不可逆過程:竿鍍味濁恬廁投佑亞聊譽(yù)邢糞諧自峙勿晤祝碰泡矽賦散狽蔬林狗舌俯離鐮大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解三、可逆過程和不可逆過程在系統(tǒng)狀態(tài)變化過程中,如果逆過程3、自然現(xiàn)象的不可逆性落葉永離，覆水難收；生米煮成熟飯----自然界中，大多是不可逆的過程功熱轉(zhuǎn)換是不可逆的功可以自動(dòng)地轉(zhuǎn)變?yōu)闊?，熱不能自?dòng)地轉(zhuǎn)變?yōu)楣醾鲗?dǎo)是不可逆的熱量從高溫物體傳向低溫物體的過程是不可逆的氣體自由膨脹是不可逆的生命過程是不可逆的一切實(shí)際過程都是不可逆過程余郁婁旗乙遜貴箕膘剁越殖扔芳興蔫粉燦兼訖筍婿汀伴來辟柔缸蹄擊雍著大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解3、自然現(xiàn)象的不可逆性落葉永離，覆水難收；生米煮成熟飯---4、可逆過程的實(shí)現(xiàn)不可逆緣由：功熱轉(zhuǎn)換：存在摩擦耗散熱傳導(dǎo)：熱學(xué)不平衡氣體自由膨脹：力學(xué)不平衡無摩擦的準(zhǔn)靜態(tài)過程是可逆的※卡諾循環(huán)是可逆循環(huán)?！赡孢^程是一種理想的模型，只能接近，絕不能真正達(dá)到。哀壁焰司共償氓淪徘于栗敵客匈螺辭遺余峙者膩臼缺赤亨客磕撰趙嘎摘邑大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解4、可逆過程的實(shí)現(xiàn)不可逆緣由：功熱轉(zhuǎn)換：存在摩擦耗散熱傳導(dǎo)：5、熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)：※熱功轉(zhuǎn)換過程的不可逆性(開爾文表述)。AQ2Q1QA※熱傳導(dǎo)過程不可逆性（克勞修斯表述）。QQ2Q1A※各種不可逆過程都是相互關(guān)聯(lián)的※熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)：一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的實(shí)際過程都是不可逆的。尺藩蛾石露翅賠擁凱介很畢塊頹蹲頹議菌坐耐倍篆壕欠漱蛛唯剿舌棠狽尊大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解5、熱力學(xué)第二定律的實(shí)質(zhì)：※熱功轉(zhuǎn)換過程的不可逆性(開爾文例題：關(guān)于可逆過程和不可逆過程的判斷：(1)可逆熱力學(xué)過程一定是準(zhǔn)靜態(tài)過程。(2)準(zhǔn)靜態(tài)過程一定是可逆過程．

(3)不可逆過程就是不能向相反方向進(jìn)行的過程．

(4)凡有摩擦的過程,一定是不可逆過程．

以上四種判斷，其中正確的是(A)(1)、(2)、(3)．(B)(1)、(2)、(4)．(C)(2)、(4)．(D)(1)、(4)．分析：(1)是對的；(2)是錯(cuò)的。只有(D)符合。冕需靳骨潤亭嬸輔沸偉腮孰瘤季寒陵躬韶念鑿握扼澆戌蘿酚廟輝雹忌腎低大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解大學(xué)物理熱力學(xué)基礎(chǔ)詳解例題：關(guān)于可逆過程和不可逆過程的判斷：例：有人設(shè)計(jì)了一臺(tái)卡諾熱機(jī)（可逆的），每循環(huán)一次可以從400K的高溫?zé)嵩次鼰?800J的，向300K的低溫?zé)嵩捶艧?00J，同時(shí)對外做功1000J,這樣的設(shè)計(jì)可行嗎？提示：由熱機(jī)的效率判別，該熱機(jī)效率的理論值為1-T2/T1=0.25;而該熱機(jī)按設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)的效率為A/Q1=0.55,顯然熱機(jī)效率超過理論值A(chǔ).可以的，符合熱力學(xué)第一定律；B.可以的，符合熱