上海交通大学大学物理A类第八九章--热力学第一定律-热力学第二定律概要.ppt
《上海交通大学大学物理A类第八九章--热力学第一定律-热力学第二定律概要.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《上海交通大学大学物理A类第八九章--热力学第一定律-热力学第二定律概要.ppt(93页珍藏版)》请在得力文库 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、上海交通大学大学物理上海交通大学大学物理A A类第八九章类第八九章-热力学第一热力学第一定律定律-热力学第二定律概热力学第二定律概要要2、传递热量、传递热量外界外界无序能量无序能量与系统分子与系统分子无序能量无序能量间的转换间的转换热功当量:热功当量:1卡卡=4.186 焦耳焦耳QQA 8.2 热力学第一定律热力学第一定律 准静态过程准静态过程 热容热容注:注:1、正负号、正负号2、微分形式、微分形式3、是包含热量在内的能量守恒定律、是包含热量在内的能量守恒定律第一类永动机不能制造!第一类永动机不能制造!过程中的每一状态都是平衡态过程中的每一状态都是平衡态(Equilibrium state)
2、准静态过程准静态过程 Quasi-static processAB达达芬奇劝告永动机的设计者们:芬奇劝告永动机的设计者们:“永恒运动的幻想家们!你们的探索是何等徒劳无功,永恒运动的幻想家们!你们的探索是何等徒劳无功,还是去作淘金者吧!还是去作淘金者吧!”举例举例1:系统(初始温度:系统(初始温度 T1)从)从 外界吸热外界吸热 T1 T2T2系统系统T1系统系统 温度温度 T1 直接与直接与 热源热源 T2接触接触非准静态过程非准静态过程T1+TT1+2TT1+3TT2从从 T1 T2 是准静态过程是准静态过程u举例举例2:外界对系统做功:外界对系统做功快速压缩快速压缩非准静态过程非准静态过程
3、非平衡态到平衡态的过渡时间,即弛豫时间,非平衡态到平衡态的过渡时间,即弛豫时间,约约 10-3 秒秒,如果实际压缩一次所用时间为,如果实际压缩一次所用时间为 1 秒,秒,就可以说就可以说 是准静态过程。是准静态过程。外界压强总比系统压强大一小量外界压强总比系统压强大一小量 P,缓慢压缩。缓慢压缩。dluSPVPo功是过程量功是过程量热力学第一定律热力学第一定律:内能是状态量内能是状态量Q是过程量是过程量u故准静态过程可以用故准静态过程可以用P-V图(或图(或P-T图,图,V-T图)中一条曲线表示,图)中一条曲线表示,反之亦如此反之亦如此。P-V图图u系统平衡态可用(系统平衡态可用(P-V)(或
4、(或P-T,V-T)描述。描述。问题:问题:孤立系统孤立系统 理想气体理想气体 开始压强开始压强移去挡板稳定后移去挡板稳定后非准静态过程非准静态过程真空真空 p0 V0 A B 容器体积为容器体积为2V0,用绝热板分隔为,用绝热板分隔为两部分。两部分。A内储有内储有1mol单原子理想单原子理想气体,气体,B内储有内储有2mol双原子理想气双原子理想气体,体,A、B两部分压强均为两部分压强均为p0。(1)A、B两部分气体各自的内能(两部分气体各自的内能(2)抽出绝热板,)抽出绝热板,两种气体混合后达到平衡态时的压强和温度。两种气体混合后达到平衡态时的压强和温度。(1)(2)等值过程:等值过程:1
5、、等体过程、等体过程对元过程对元过程对有限过程对有限过程2、等温过程、等温过程对元过程对元过程对有限过程对有限过程3、等压过程、等压过程对元过程对元过程对有限过程对有限过程热容量热容量(Heat capacity)摩尔热容量摩尔热容量 C,单位:单位:J/mol K比热容比热容 c,单位:单位:J/kg K定容定容mol热容量热容量:为过程量为过程量C为过程量为过程量理想气体准静态等容过程:理想气体准静态等容过程:定压定压mol热容量热容量:迈耶公式迈耶公式热容比热容比 单原子气体:单原子气体:i=3多原子气体:多原子气体:i=6双原子气体:双原子气体:i=5用用 值和实验比较,常温下符合很好
6、。值和实验比较,常温下符合很好。P311 表表8-12.984.971.674.886.871.416.808.831.30单单双双多多351.6751.407681.33需量子理论。需量子理论。低温时,只有平动,低温时,只有平动,i=3;常温时,转动被激发,常温时,转动被激发,i=3+2=5;高温时,振动也被激发,高温时,振动也被激发,i=3+2+2=7。氢气氢气T(K)1.52.53.5502702500经典理论有缺陷经典理论有缺陷:某单原子分子理想气体在等压过程中吸热某单原子分子理想气体在等压过程中吸热QP=200J。求在此过程中气体对外做的功求在此过程中气体对外做的功A。8.3 绝热过
7、程绝热过程 多方过程多方过程一、绝热过程一、绝热过程热:热:P P微分得:微分得:准静态绝热过程方程准静态绝热过程方程dV结论:结论:绝热线在绝热线在A点的斜率大于等温线在点的斜率大于等温线在A点的斜率点的斜率。一摩尔理想气体初状态温度为一摩尔理想气体初状态温度为T1,末状态温度为,末状态温度为T2(T2 T1),),Cv是理想气体的定容摩尔热容量,则是理想气体的定容摩尔热容量,则Cv(T1-T2)表示理想气体经)表示理想气体经A.绝热过程对外作的功绝热过程对外作的功 B.等压过程内能的增量等压过程内能的增量C.等容过程吸收的热量等容过程吸收的热量 D.等容过程内能的增量等容过程内能的增量一定
8、量的理想气体,经一准静态过程由一定量的理想气体,经一准静态过程由 A 到到 B,如图,试用图形面积表示该过程的如图,试用图形面积表示该过程的oVPABDCTASBEF过过 A 作等温线作等温线 TA过过B 作绝热线作绝热线 SB二、多方过程二、多方过程多方过程:热容量为常数的过程多方过程:热容量为常数的过程n 为多方指数为多方指数多方过程系统对外作功为多方过程系统对外作功为:n 为多方指数为多方指数等压等压绝热绝热等容等容等温等温特例:特例:PoV 例题例题 图示的绝热气缸中有一固定的导热板,把气缸图示的绝热气缸中有一固定的导热板,把气缸分为分为,两部分,是绝热活塞,两部分,是绝热活塞,A,B
9、两部分别盛有两部分别盛有mol的氦气和氮气若活塞缓慢压缩部气体做功的氦气和氮气若活塞缓慢压缩部气体做功,求求:、部气体内能的变化;、部气体的:、部气体内能的变化;、部气体的ol热容;热容;、部气体的、部气体的V(T)。吸收热量为吸收热量为,则,则解解:对绝热系统系统,对绝热系统系统,由热由热B系统系统CDF 常量常量CDF 常量常量ab010 20 25 300.51.5解解:例题例题:一摩尔单原子的理想气体,一摩尔单原子的理想气体,由状态由状态a到达到达b。(。(ab为一直线),为一直线),求此过程中:求此过程中:(1)(2)最高温度)最高温度(3)气体吸放热具体情况。)气体吸放热具体情况。
10、abcdT=0010 20 25 300.51.5另:另:abcdT=0010 20 25 300.51.5单原子分子单原子分子吸热吸热放热放热吸热吸热ddQ=0气体对外做功,温度升高,必然吸热。气体对外做功,温度升高,必然吸热。同绝热线同绝热线 对比对比,气体对外做功较少,气体对外做功较少,温度下降较多,必然放热。温度下降较多,必然放热。同绝热线同绝热线 对比对比,气体对外做功较多,气体对外做功较多,温度下降较少,必然吸热。温度下降较少,必然吸热。abcddT=0dQ=0010 20 25 300.51.5另:另:吸热吸热放热放热 一系统,或工作物质,经历一系列变化后又回到一系统,或工作物质
11、,经历一系列变化后又回到初始状态的整个过程叫循环过程,简称初始状态的整个过程叫循环过程,简称循环循环。若循环为准静态过程,在若循环为准静态过程,在P-V 图中对应闭合曲线。图中对应闭合曲线。一、循环过程一、循环过程8.4 循环过程卡诺循环过程循环过程卡诺循环过程正循环正循环逆循环逆循环oPV若系统状态沿顺时针方向若系统状态沿顺时针方向变化则称变化则称正循环正循环若系统状态沿逆时针方向若系统状态沿逆时针方向变化则称变化则称逆循环逆循环在任何一个循环过程中在任何一个循环过程中,系统所作的净功应由系统所作的净功应由P-V图上图上闭合曲线所包围的面积表示闭合曲线所包围的面积表示。正循环正循环AaB:Q
12、a1BbA:Qa2Qa1Qa2注:注:正循环过程对应热机,正循环过程对应热机,净功:净功:逆循环对应致冷机。逆循环对应致冷机。PVBAba热机效率热机效率:致冷系数致冷系数:能量转化关系图能量转化关系图温度可调温度可调高温热源高温热源温度可调温度可调低温热源低温热源A热热Q1Q2温度可调温度可调高温热源高温热源温度可调温度可调低温热源低温热源冷冷AQ1Q2二、卡诺循环二、卡诺循环十九世纪初,蒸汽机效率很十九世纪初,蒸汽机效率很低,只有低,只有 5%,人们花了近,人们花了近五十年进行改进,效率只提五十年进行改进,效率只提高到高到 8%。为此人们在理论。为此人们在理论上研究热机效率。上研究热机效率
13、。1824年,法国年,法国 28 岁工程师卡诺岁工程师卡诺采用科学抽象的方法建立了理采用科学抽象的方法建立了理想化的模型,即想化的模型,即卡诺热机卡诺热机。用。用卡诺循环卡诺循环来研究问题。来研究问题。卡诺循环卡诺循环(Carnot cycle)A低温热源低温热源 高温热源高温热源 POVabcdPOVabcd吸收热量吸收热量放出热量放出热量注:注:1、最简单的循环过程。、最简单的循环过程。2、3、逆向时为逆向时为卡诺冷机卡诺冷机1895189819081995 Bose-Einstein Condensation p V ABCDECEA为等温过程,放热为等温过程,放热100J。AB、CD为
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 上海交通大学 大学物理 第八 热力学 第一 定律 热力学第二定律 概要
限制150内