8-4 绝热过程

8–4绝热过程第8章热力学基础1),,(111TVp),,(222TVpⅠⅡ1p2p1V2VpVo一绝热过程在系统不与外界交换热量的条件下，系统的状态变化过程叫做绝热过程.0dQ特征VdddpVE2121d()VVVmolMpVCTTM气体对外做功:8–4绝热过程第8章热力学基础2d0QddVmolMpVCTMdddmolmolMMpVRTpVVpRTMM()ddVVCRpVCVpdd/0pVpVpVCCRCCpVlnlnpVpV恒量或恒量11molTVMpVRTMpT恒量恒量绝热方程1TV恒量pV恒量Tp1恒量8–4绝热过程第8章热力学基础3),,(111TVp),,(222TVpⅠⅡ1p2p1V2VpVoA绝热膨胀),,(111TVp),,(222TVpⅠⅡ1p2p1V2VpVoA绝热压缩1E2E1E2EAA8–4绝热过程第8章热力学基础4绝热过程曲线的斜率等温过程曲线的斜率ddSppVV绝热线的斜率大于等温线的斜率.pVCpVCApAVVAVApVoT0QVSpTpBC常量A处斜率为ddASAppVVddTppVVA处斜率为ddATAppVV8–4绝热过程第8章热力学基础5结论：P－V图上绝热线比等温线陡。问题：如何从物理上解释上述现象？当气体压缩同样的体积ΔV，在等温过程中，因为温度不变，压强增大仅因为体积的减少。而绝热压缩过程中外界对系统做功，使内能增大，温度升高，所以压强的增大不仅因为体积减少，还由于温度的升高，压强的增大要多一些。ApAVVAVApVoT0QVSpTpBC常量8–4绝热过程第8章热力学基础6例7.11mol单原子理想气体，由状态，先等体加热至压强增大1倍，再等压加热至体积增大1倍，最后再经绝热膨胀，使其温度降至初始温度，如图所示.试求：1()ap1，V解(1)11apVTR11ccdapVpVTTTRRc，1111(2)(2)44capVpVTTRR(1)状态d的体积；(2)整个过程对外做的功；(3)整个过程吸收的热量.dV8–4绝热过程第8章热力学基础7(2)先求各分过程的功1111.67111()4215.8cdcdTVVVVT1111102(2)2abbcAApVVpV11ccddTVTV由绝热方程11()()399(4)222cdcdvdcvcdaaaAECTTCTTRTTRTpV整个过程对外做的总功为11132abbccdAAAApV8–4绝热过程第8章热力学基础8(3)计算整个过程吸收的总热量有两种方法方法一：根据整个过程吸收的总热量等于各分过程吸收热量的和.先求各分过程热量为111133()()2255()()()5220abvbababcpcbcbccbbcdQCTTRTTpVQCTTRTTpVpVpVQ11132abbccdQQQQpV8–4绝热过程第8章热力学基础9方法二：对abcd整个过程应用热力学第一定律：abcdadabcdQEAadTT0adE11132abcdabcdQApV8–4绝热过程第8章热力学基础10补充例题1：压强为1.0×105Pa，体积为0.0082m3的氮气，从初始温度300K加热到400K，如加热时（1）体积不变（2）压强不变，问各需热量多少？哪一个过程所需热量大？为什么？解答：（1）112212111115()()(1)54001.0100.0082(1)683J2300VVVVmolCpVTMQCTTCTTpVMRTRT（2）112212111115()()(1)74001.0100.0082(1)956J2300ppppmolCpVTMQCTTCTTpVMRTRT1如图所示，一定量理想气体从体积V1，膨胀到体积V2分别经历的过程是：A→B等压过程，A→C等温过程；A→D绝热过程，其中吸热量最多的过程(A)是A→B.(B)是A→C.(C)是A→D.(D)既是A→B也是A→C,两过程吸热一样多pVOABCD8–4绝热过程第8章热力学基础122质量一定的理想气体，从相同状态出发，分别经历等温过程、等压过程和绝热过程，使其体积增加一倍．那么气体温度的改变(绝对值)在(A)绝热过程中最大，等压过程中最小．(B)绝热过程中最大，等温过程中最小．(C)等压过程中最大，绝热过程中最小．(D)等压过程中最大，等温过程中最小．3.对于理想气体系统来说，在下列过程中，哪个过程系统所吸收的热量、内能的增量和对外作的功三者均为负值(A)等体降压过程．(B)等温膨胀过程．(C)绝热膨胀过程．(D)等压压缩过程．8–4绝热过程第8章热力学基础134一物质系统从外界吸收一定的热量，则(A)系统的内能一定增加．(B)系统的内能一定减少．(C)系统的内能一定保持不变．(D)系统的内能可能增加，也可能减少或保持不变．5一物质系统从外界吸收一定的热量，则(A)系统的温度一定升高．(B)系统的温度一定降低．(C)系统的温度一定保持不变．(D)系统的温度可能升高，也可能降低或保持不变．8–4绝热过程第8章热力学基础146氦气、氮气、水蒸汽(均视为刚性分子理想气体)，它们的摩尔数相同，初始状态相同，若使它们在体积不变情况下吸收相等的热量，则(A)它们的温度升高相同，压强增加相同．(B)它们的温度升高相同，压强增加不相同．(C)它们的温度升高不相同，压强增加不相同．(D)它们的温度升高不相同，压强增加相同．8–4绝热过程第8章热力学基础15T.25TRTCEp1.1mol单原子分子理想气体在定压下温度增加时，内能的增量．判断题答案：错，应改为TRTCEVΔ232.摩尔数相同的三种气体：He、N2、CO2(均视为刚性分子的理想气体)，它们从相同的初态出发，都经历等体吸热过程，若吸取相同的热量，则三者的温度升高相同.答案：错，它们的温度升高依次是：22CONHe)()()(TTT8–4绝热过程第8章热力学基础163.摩尔数相同的氦气和氮气(视为理想气体)，从相同的初状态(即p、V、T相同)开始作等压膨胀到同一末状态．则从外界吸收的热量相同.答案：错（等压过程QP=CPΔT，而与自由度有关，又由题设ΔT相同，故自由度大的气体，即氮气吸热较多．）RiCp228–4绝热过程第8章热力学基础174.理想气体经等压压缩时，内能增加，同时吸热．这样的过程可能发生。答案：不可能（因为dp=0，dA=pdV=(M/Mmol)RdT0，dE=(M/Mmol)CVdT0，即内能减少而不可能增加，且dQ=dE+dA，即气体放热而不可能吸热．）8–4绝热过程第8章热力学基础181.处于平衡态A的一定量的理想气体，若经准静态等体过程变到平衡态B，将从外界吸收热量416J，若经准静态等压过程变到与平衡态B有相同温度的平衡态C，将从外界吸收热量582J，所以，从平衡态A变到平衡态C的准静态等压过程中气体对外界所作的功为_____.166J2.一定量的理想气体，从p─V图上状态A出发，分别经历等压、等温、绝热三种过程由体积V1膨胀到体积V2，在上述三种过程中：气体对外作功最大的是_________过程；气体吸热最多的_________过程．等压等压填空题8–4绝热过程第8章热力学基础190V021V3.一定量理想气体，从同一状态开始把其体积由压缩到其中：___________过程气体内能减小最多，分别经历以下三种过程：(1)等压过程；(2)等温过程；(3)绝热过程．等压___________过程气体放热最多.等压8–4绝热过程第8章热力学基础208–4绝热过程第8章热力学基础211mol单原子理想气体从300K加热到350K，（1）容积保持不变；（2）压强保持不变；问在这两个过程中各吸收了多少热量？增加了多少内能？对外做了多少功？)(6235031.82323JTRTCEV0A623()QEJ解答：（1）8–4绝热过程第8章热力学基础22（2）)(6235031.82323JTRTCEV)(4165031.8dd2121JTRTRVpATTVV)(1039JEAQ