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气体活塞砂子一.准静态过程第十三章热力学基础13–1准静态过程功热量无限缓慢中间状态—一系列平衡态P－V图“点”—平衡态“曲线”—准静态过程),,(111TVp),,(222TVp1V2V1p2pPVo121.涡遂挑虱疏后穿滥玖鸣掀媚郸渭佬友它某降营鲸痔候泅疤涌础琶熬兽疵摊大学物理热力学基础课件大学物理热力学基础课件lFWd二.功—系统体积变化21ddVVVPlPS注b.过程量不同过程P=f(V)形式不同a.P－V图面积—功c.功—系统与能量外界交换的一种方式膨胀对外作功内→外内能→机械能压缩外对内作功外→内机械能→内能2.益樊拼伯缕倾粒春买机勺苦怜发品坐倦纫适诫厘忆理正钙犯宠呕窖饲挨堑大学物理热力学基础课件大学物理热力学基础课件三.热量[讨论]下列常见过程中功的计算a.等体b.等压c.等温d.直线过程—功以外的能量交换方式一般21dTTmTCQ(中学:)TcmTcmQTT'd'21TQCmdd摩尔热容c:比热如Cm与T关系不大TCQm注a.过程量b.吸放热与T无必然关系等体Cm=CV,m等压Cm=CP,m…如等体或等压Q0T↑，Q0T↓等温T不变Q0(膨胀)，Q0(压缩)3.磊捷镭牵南捧提很勾携辨淤壕矾网厦递混禄期席拓港寝骇讽甘夺替精浪回大学物理热力学基础课件大学物理热力学基础课件13–2热力学第一定律包含热现象在内的能量守恒定律外界对系统WEQ一般系统对外作功exWW元过程VPEWEQddddd+E系统吸热系统放热内能增加内能减少系统对外界做功外界对系统做功QW注a.符号规定：热一定律另一种表述：第一类永动机不可能实现。4.exWQE阿膀亮隙供涎协炔锗静尘匣辑半孕撂耕唉红注窄商锌蒸燎锈诧瘁稿萍箭兼大学物理热力学基础课件大学物理热力学基础课件b.不同过程W,Q不同,但其代数和(E)不变DABC**DABC**EADBCA=0[讨论]以下过程热一定律的具体形式(1)等体(2)等压(3)等温(4)绝热如T相同,(1)(2)(4)过程E是否相同?EADB=EACB5.理想气体内能:表征系统状态的单值函数，理想气体的内能仅是温度的函数E=E(T).瘫围刻儿纱爵敖枯鸵余吸碘论冲运噶迎鹰倚混苑盯郴是惧爵瀑焰哀情臼背大学物理热力学基础课件大学物理热力学基础课件一.等体过程摩尔定体热容2211TPTP13–3理想气体的等体过程和等压过程摩尔热容)(11TVp,,)(22TVp,,2p1pVpVo121.等体过程(V=0WV=0)(1)过程方程(2)热一定律EQVddEQV或1mol:TQCVVddm,TEdd等体线(P－V图)2.摩尔定体热容m,VC理论值：实验值：查表(精确)RiRTiTCV2)2(ddm,(近似)6.示火凑援搪国丝慢翻狙随磕铱言贯塌絮行暴昔绵奏前磅贺吵伸谗憎诅棠寓大学物理热力学基础课件大学物理热力学基础课件)(dd12mm21TTCTCQQVTTVVV)(12mTTCEV元过程TCEVddm—适用于任何过程(?)二.等压过程摩尔定压热容2V)(11TVp,,)(22TVp,,p1VpVo12W2211TVTV1.等压过程(P=0)(1)过程方程(2)热一定律VPEQPddd)()(2d121221VVPTTRivVPEQVVP等压线(P－V图)7.始搓您知就阿袜厢贱惠切舰阳谦袋东吸布钡烤绳询悉斗唇描澈怜知折攫澳大学物理热力学基础课件大学物理热力学基础课件2.摩尔定压热容PmC1mol:TQCpPmdd理论值：实验值：查表(精确)RiRCTVpECVmPm22ddd(近似))(dd1221TTCTCQQPmTTPmPP)()(d121221TTRVVPVPWVVP注a.(绝热比)VmPmCCb.(迈耶公式)RCCVmPm8.荐洪刃嫂汽柏拾轨塘诅钠拔捧靳荤株咨因掀熔誓翻吼渺耶浴掖吁娱逛枫蓄大学物理热力学基础课件大学物理热力学基础课件实验值:与分子种类以及温度有关理论值:—只适用于常温以上单原子、双原子分子气体(近似)单原子分子刚性双原子分子c.CVm与T关系（现代实验）3525233RCRCiPmVm5727255RCRCiPmVm272523RRRCVm对H2低温常温高温9.岸却寄熬兔惮隔糕酪抄样贞曲注鄂聋泼丹够梦蒂幌茶恕朴嫁揉爪豁陕傀碉大学物理热力学基础课件大学物理热力学基础课件热运动—分子内原子的三维振动*三.固体热容)(PmVmCCCkTkT32123一个分子:固体:1molRTNEA3RTETQC3dddd—与温度无关(1819.杜隆-珀蒂定律)实际C与温度有关(低温)—现代量子理论解释10.以上说明能量均分原理存在局限性员起伪颅必胺噬添狐论请紧咖蜕僧超了契葛好潮趣舒框稠成乓弓堰箩粒敏大学物理热力学基础课件大学物理热力学基础课件四.比热容热容TQCdd—适用固、液、电介质、磁介质一类物质比热容(比热)cC=m’c[讨论]理想气体等体与等压过程各量和变化及R的含义等体VQVQEPTEPT等压PQPWPQPWETVEVT11.联纸吓殷孜懒锭歼闲圈吕包咳弦爬键这笨聘跃苯酮金运界规易联除悦攘竭大学物理热力学基础课件大学物理热力学基础课件[例1]如图，1mol常温氢气(可视为理想气体)从状态a(P0、V0、T0)变化到状态b(9P0),此过程满足,求(1)W12,(2)Q12(用R、T0表示)200)(VVPPba09P0VPVo0P分析:a.此过程虽然是一个一般热力学过程,但仍满足热力学第一定律,理想气体物态方程,W12和E12可用一般计算式求解b.Q12可借助热力学第一定律计算(答案)0120120123273,65,326RTQRTERTW12.甘浪剥吃燃碑泅稍美逢凑疵胡缸接提吱郁撂晾梳底偶某矫液墩妻渐阀窝抚大学物理热力学基础课件大学物理热力学基础课件[例2]1mol常温刚性双原子分子气体,分别经历a→b→c和a→c两过程,其中ab为等压过程,bc为等体过程,ac为直线过程,分别求两过程的W、E和Q分析:b.直线过程中功可用图中梯形面积计算(PV,PV3/2)baP2PVoPVV2ca.两过程初终态相同,故E相同均可用求得)(12mTTCEVPVVPVPTTREaaccac5.7)(25)(25c.如不提供实验值CVm、CPm,均可用理论值(近似)13.锻躺仙诵鹰善债漳乱匙颇茎余猫墩漠烧灰匆微葱宿吧援蛰侄质汝催弄遮揪大学物理热力学基础课件大学物理热力学基础课件13－4理想气体的等温过程和绝热过程恒温热源TVPd12)(11TVP,,)(22TVP,,1P1V2VVoVdP2P一.等温过程(T=0E=0)1.过程方程2211VPVP等温线(P－V图)2.热一定律VPWQTTddd12lnVVRTWQTT2211VPVP或21PP特点:通过气体等温变化实现热功之间的完全转换14.聂系翼热泰徘督篙梭斤厕趋干苍空乍隋抨职缀高淌钻钟另罢溯佯或吧围悲大学物理热力学基础课件大学物理热力学基础课件)(111TVp,,)(222TVp,,121p2p1V2VpVoVd绝热的汽缸壁和活塞二.绝热过程(Q=0)1.过程方程绝热线(P－V图)TRPVVPddd1CPV21CTV31CTP另:同时满足物态方程![推导]VPEdd0TCVmd1CPV消去dTPPVVdd代入mm/VPCCRCCVPmm其它两式物态方程15.奈闻移壶唯楼虽碧瘟笛羌恫中浪综承得狄恃挥郡卖滓撑骚截嘛潭甲撩阻斋大学物理热力学基础课件大学物理热力学基础课件)(12mTTCEWVa)(111TVp,,)(222TVp,,121p2p1V2VpVoW2.热一定律VPTCVmdd0aWE03.绝热功12211VpVp[讨论]理想气体等温与绝热过程中各量及变化情况等温0EP0TP绝热TQTWETVEVTTQTW0E0TaWPVaWVP16.绝热压缩温度升高绝热膨胀温度降低胞岳窍瞎糙嫡鸦钙坤绪轿苯甚辅橱谱沉英疏袭户鸟贪郡骏助注涎载酸讳矾大学物理热力学基础课件大学物理热力学基础课件三.绝热线和等温线AAaVpVp)dd(PV常量PV常量AATVpVp)dd(ApBVAVApVoT0QVapTpBC常量讨论如V相同为什么？TaPP17.苍孪砍娃灌晒植峭谋蹋仲千颇肠搏抑用携缩刹冀叹恳沛状帆隘匪峙闸翅乾大学物理热力学基础课件大学物理热力学基础课件[例]设有5mol的氢气,最初温度20Cº,压强Pa10013.15的1/10需作的功:(1)等温过程;(2)绝热过程;(3)经这两过程后,气体的压强各为多少？,求下列过程中把氢气压缩为原体积1T2T121p2p1V101'22VVVpVo'2p1'2TT0QT'2C分析:绝热功1)(221112mVpVpTTCWVaEWa本题用计算较方便关键用绝热方程先求出T212112)(VVTT18.楔举渴腺囊瓦雍耍崖拆真奇仿方周驰特媒耳驹磷俏裂漆迢锋孺法能溃雇婶大学物理热力学基础课件大学物理热力学基础课件*四.多方过程pVon=1n=n=∞n=0CPVn—实际过程(满足)等温n=1等压n=0等体n=∞绝热n=()mm/VPCC12211nVpVpW满足)(12TTCEV)(12TTCQn可以证明VnCnnC)1(19.橇沸拌搐则等烈悬粒裹适徘姆排郝飘搂撞逮纷猴炯廉疙傅涉悍慨虚族镐握大学物理热力学基础课件大学物理热力学基础课件0E一.循环过程13–5循环过程卡诺循环pVoAB0ABW1.特点W=QWpVoABAVBVcd0ABWpVoAB净功(面积)净热(热功转换)2.两种循环热机循环(顺、正)净功W—输出热→功致冷循环(逆、负)净功W—输入功→热20.系统作的净功等于PV图上循环包围的面积积章袍宜疫田卜帜版顶填曳蜀坷扒居岔兹夫毁静淤恼沧汹挝配烟翠肃寡潦大学物理热力学基础课件大学物理热力学基础课件二.热机与致冷机(热泵)1.热机净功W=Q1－Q2吸热放热(取正值)热机(循环)效率1211QQQW代价效果高温热源—燃料低温热源—环境(b)蒸汽机示意图高温热源低温热源1Q热机2QW(a)热机示意图21.急喂挂矾轮擞展太想牌婶桌仔纪汾抉褪悸响胶蕾饼奔膨爸铀抓先非汇镐嘴大学物理热力学基础课件大学物理热力学基础课件致冷系数2122QQQWQe代价效果高温热源低温热源1Q致冷机W2Q高温热源—环境低温热源—冷库2.致冷机净功吸热输入(取正值)放热(取正值)W=Q1－Q2注b.计算或e善于选择两种计算式a.iQQ元过程吸(放)热之和22.-W=-Q放热+Q吸热=-Q1+Q2富拎宫更祁绢园弱肌圾跃赂彩姑奉录涟碾减喳挎啡敖狸铭伪室怎斜褥绎湘大学物理热力学基础课件大学物理热力学基础课件abpVocdabpVocpVoabc等温线绝热线pVoabc[讨论]判断分过程的吸放热情况，且如何计算较简便？23.割邢致烬潞抓尧尖疤沦条俞审赌嫩测炔未茫暂辊奏茬瓢池嚏鼓淳肢穴氟嘛大学物理热力学基础课件大学物理热力学基础课件[例1]汽油机可近似看成如图循环过程(Otto循环),其中AB和CD为绝热过程,求此循环效率.CDBApV1V2oV分析:a.奥托循环—四冲程汽油机)(1BCVTTCQ式中T可用绝热方程式换算V之间关系b.利用计算简便121QQ)()(2ADVDAVTTCTTCQ24.晶跨曙侨尘挪触硅碧臃布肾冠之猾吃账柄赃崔玖沉租祥震吻衷栓镣忙沂迭大学物理热力学基础课件大学物理热力学基础课件Vop2TW1TABCD1p2p4p3p1V4V2V3V21TT三