第01章-热力学基本定律(2).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,.,3,气体系统典型过程分析,一、理想气体,微观模型：分子是无体积,、,碰撞,完全弹性,的刚性质点。其特征包括,:,1,.,状态方程：,p,V=,nRT,对理想混合气体,:,p,V=,n,B,RT,道尔顿分压定律：,p,B,=,p,总,x,B,2,.,U,、,H,仅是温度的函数,H,=,f(,T,),U,=,f(,T,),3,.,C,p,m,C,v.m,是常数,对单原子分子理想气体：,C,v,m,=3/2R,C,p,m,=5/2R,对双原子分子理想气体：,C,v,m,=5/2R,C,p,m,=7/2R,可见，,C,p,m,-,C,v,m,=R,C,p,-,C,v,=,nR,4,.,n mol,的理想气体发生任意变温过程,则：,H,=n,C,p,m,(,T,2,-,T,1,),U,=n,C,v,m,(,T,2,-,T,1,),二、理想气体等温过程的,Q,、,W,、,U,、,H,U,=0 ,H,=0,对于,Q,、,W,的值分以下情况讨论：,1,.,等温可逆过程,：,2,.,等温恒外压膨胀过程 或压缩过程,:,3,.,等温自由膨胀过程,:,三、理想气体的绝热过程,1,.,一般特点：,2,.,绝热可逆过程：,（,1,）先推导一个方程,:,适用范围：理想气体绝热可逆过程,（,2,）绝热可逆过程功的计算3,）绝热可逆过程和等温可逆过程中功,的,比较,绝热可逆曲线的坡度比等温可逆曲线的坡度大。,设在,273.15K,和,1013.25kPa,的压力下，,10.00dm,3,的理想气体经历下列几种不同过程,，,膨胀到最后压力为,101.325kPa,的终态：,（,1,）等温可逆膨胀；（,2,）绝热可逆膨胀；（,3,）在恒外压,101.325kPa,下绝热膨胀（不可逆绝热膨胀）。计算各过程气体最后的体积、所做的功以及,U,和,H,值。假定,C,v,m,=3/2R,且与温度无关。,例题：,四,、,理想气体的卡诺循环,1,.,卡诺循环,Carnot,循环,过程示意图,第一步：理想气体做等温可逆膨胀,A,B(,),第二步：理想气体做绝热可逆膨胀,B,C(,),第三步：理想气体做等温可逆压缩由,CD(),第四步：理想气体做绝热可逆压缩由,DA(),在整个循环过程中，因为,U=0,，,同样，由于,V,D,和,V,A,处于同一绝线上，对于,则有：,由于,V,B,和,V,C,处于同一绝热线上，对于,根据绝热过程方程：,将上面两式相除，得：,所以，理想气体在,Carnot,循环过程中做的总功为：,2,.,卡诺热机,根据卡诺循环运转的热机就称为卡诺热机。,热机热功转换的示意图,1,.,热机的工作效率,对卡诺可逆循环,定义：从高温热源吸的热,Q,2,转化为功的百分率叫做热机效率。,2,.,致冷机的工作原理,致冷机工作示意图,致冷机的冷冻系数,冷冻系数：,五、实际气体,1,.,气体状态方程,（,1,）范德华气体状态方程,（,2,）其他实际气体状态方程（不要求）,a,、,b,：范德华常数；,a,是考虑分子间的引力引入的修正项，,b,是考虑分子本身体积引入的修正项。,2,.,压缩因子方程与对比状态原理,Z,1,，表示难压缩；,Z,1,，表示易压缩。,（,2,）对比状态原理,:,不同的气体，在相同的对比温度和对比压力下，其有相同的对比体积。,则：,3,.,Joule-,Thomsom,实验,多孔塞,绝热壁,p,1,p,1,V,1,T,1,p,2,V,2,T,2,p,2,B(g,),nmol,P,1,V,1,T,1,节流,膨胀,B(g),nmol,P,2,V,2,T,2,（,2,）焦耳,-,汤姆逊系数,讨论：,0,dP,0,dT,0,致冷效应。,0,dT,=0,恒温。,0,dT,0,致热效应。,(3),应用：利用节流膨胀使气体液化。,