大学物理热力学第一定律.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,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,热力学第一定律,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,P,V,O,P-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,P,V,O,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,E,K,与分子间的势能,E,P,理想气体：,E,P,=0,内能是状态量，,与过程无关,A,B,E,A,E,B,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：,准静态过程气体对外界做功：,总功：,二、功,过程量,P,P,V,O,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,T,1,T,2,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：,积分与过程有关,。,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,E,1,变为,E,2,，,则由能量守恒：,对,微小过程：,2,热力学第一定律,四、,热力学第一定律,1,2,E,1,E,2,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,d,T,，,则系统的热容量为,d,1,mol,物质,摩尔热容,定压摩尔热容,定容摩尔热容,任意过程,2.理想气体的热容量,准静态等容过程：,迈耶公式,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,P,V,O,P,-,V,图,上对应一直线,过程方程,特点,2 等压过程,P,一定,P,V,O,P-V,图,上对应一直线,过程方程,1,2,1,2 系统做正功,Q,0,2,1,系统做负功,Q,0,3.等温过程,T,一定,P,-,V,图,上对应一曲线,P,V,O,过程方程,V,1,V,2,3 理想气体的绝热过程,准静态绝热过程,P,V,O,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,Q,1,A,1,Q,2,A,2,总的效果,从,外界吸热,（,Q,1,-,Q,2,）,对外作功,A,1,-,A,2,4 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,P,V,O,特点：,系统作净功=曲线所围面积,Q,1,从外界吸热,Q,2,向,外界放热,Q,1、,Q,2,为纯数,从,外界吸热,（,Q,1,-,Q,2,）,对外作功 （,A,1,-,A,2,）,热机效率,循环为准静态过程，在,P-V,图中对应闭合曲线。,P,V,O,特点：,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：,向外界放热,Q,2,外界作功,A,Q,1,Q,2,A,高温热库,T,1,低温热库,T,2,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：,5 卡诺循环,P,V,O,T,1,T,2,5 卡诺循环,P,V,O,T,1,T,2,1,2,3,4,1-2 等温膨胀,吸热,3-4 等温压缩,放热,2-3 绝热膨胀,4-1 绝热收缩,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,Q,1,Q,2,A,高温热库,T,1,低温热库,T,2,工质,卡诺逆循环（制冷机）,制冷系数,本章,结束,作者：李雪春,