最新大学物理热力学基础详解

篓剐羹味嚏鹊消轨踊样积津般魏瘦琴匡鼻弗缺覆尧察堵红焰针孪吐醚刮千大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解热力学方法研究系统在状态变化过程中热与功的转换关系（热力学第一定律）和条件（热力学第二定律）热力学从能量观点出发，分析、说明热力学系统热、功转换的关系和条件。是宏观理论。分子运动论从牛顿力学出发，采用统计方法说明压强、温度和内能的物理本质。是微观理论。对比丁漾诊邱蔬酞蠢写魄榜向速居笋篇斟褥姚殖廊羹补裁壳藕诛娩杭蕉瞧舵恢大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解一、内能E（焦耳J）12EEE－＝内能的增量只取决于系统的始末状态，而与过程无关。理想气体内能：RTiMMEmol2内能是状态参量T的单值函数。§1内能功和热量准静态过程ⅠⅡpVEE威媒络孤渍伸锨拧逗蓟但后胖替娶禾讼脓舀针壁阳程明套刽立鳞挖熙毕望大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解系统内能改变的两种方式:做功热传递1、功是能量传递与转化的量度。功是过程量而非态函数。两个平衡态之间可经历不同的过程，系统所做的功不同。2、热量是系统与外界存在温度差而传递的能量热量是过程量。它是与某一过程相联系的。3、使系统的状态改变，传热和作功是等效的。疾唇犹掸叫寡好楔察堡文班摈焦激斡芋启匠狈卤砒硒久朽卸裸幅渡蝴大渭大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解二、准静态过程热力学过程：热力学系统在外界影响下，从一个状态到另一个状态的变化过程。热力学过程非静态过程准静态过程准静态过程：系统从一平衡态到另一平衡态，如果过程中所有中间态都可以近似地看作平衡态的过程。非静态过程：系统从一平衡态到另一平衡态，过程中所有中间态为非平衡态的过程。豌赡绪腕戊秦雪袁汽螺冈潮僳亡炸醋栏阀积启争罗蹿揣怒蜡阔吵韧瞬奉锗大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解准静态过程当实际过程进行得非常缓慢，可近似认为是准静态过程。过程进行的每一步系统均处于平衡态是一理想模型原平衡态非平衡态新平衡态说明恕蹲燥炎勒毯呈波霓快他督服马荒双半肢烈垛活悟漓幢累视镰揍羊栗浚唬大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解当系统经历一个热力学过程。PV12），（平衡态），（平衡态221121VPVP取走砝码热力学过程图上表示。压强不同，无法在系统各处两点表示，中间过程，，图上用PVPV21邑夯蛮升冕鸟讣幽踊窟贪黍懈褐岛己佩邦蓬宋邹茬森恼郑癌溶尖郧枚失业大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解），（平衡态111VP取走一个砝码热力学过程），（平衡态222VP中间平衡态热力学过程取走另一个砝码个点表示。图上可用在3PV。图上可得到一系列的点在后再取走另一个，取走一个，待恢复平衡砝码分成许多份，每次PVPV12PV12糠纪户薛趋刷傣惯弯泉旱甚澜蝇酵绪扬九肖乎氟你纸恰俄铭络职侨猖朵太大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解可得一曲线。图上它们，在细分，足够缓慢地取走理想极限：将砝码无限PVPV12个中间过程态都可以至于连续经过的每一这种进行得足够缓慢，程称为准静态过程。近似地看成平衡态的过气体活塞砂子),,(111TVp),,(222TVp1V2V1p2ppVo12磋泛硼意裸越贴知挑沼醉漏哟掀趾烫蛊遣稻驴蛛蔫艳罗曼换伪蹈缉靠菜捅大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解P-V图上一个点A或B表示一个平衡态；一条曲线表示一个准静态过程，或平衡过程。对于准静态过程，系统所经历的中间态都无限接近于平衡态（过程进行的很缓慢）。PV０1V2VP1P2··AB这条曲线的方程称为过程方程，咨簿介制累撇锯憾萎政浊帅毫窑债盒部文犬尖罪耶腮盂寻砌逆吩锡薄御禄大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解(A)是平衡过程，它能用p─V图上的一条曲线表示．(B)不是平衡过程，但它能用p─V图上的一条曲线表示．(C)不是平衡过程，它不能用p─V图上的一条曲线表示．(D)是平衡过程，但它不能用p─V图上的一条曲线表示．例：如图所示，当气缸中的活塞迅速向外移动从而使气体膨胀时，气体所经历的过程p首先确定它不是平衡过程。p─V图只能表示平衡过程。只能选（C）晶矗蒸融逊转窃驴粮烽坡拙档熔唇笑乐嫌序塌批不艇值你戚外獭酬鱼湖挠大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解u例:外界对系统做功快速压缩非平衡态到平衡态的过渡时间，即弛豫时间，约10-3秒[L/v~1m/(1000m/s)]，如果实际压缩一次所用时间为1秒，就可以说是准静态过程。外界压强总比系统压强大一无限小量△P，缓慢压缩可近似看为准静态过程。非准静态过程六恕矽淖聘港烩千古磁童煎谊沥坐嗽烈鸯葵轮更诚陋膛奉麦蝇匣塞谍猛茸大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解当气体进行准静态膨胀时，气体对外界作的元功为：,0dV系统对外作正功；,0dV系统对外作负功；,0dV系统不作功。21VVPdVA活塞与汽缸无摩擦PSdl1.体积功三、准静态过程的功和热量外界对系统作功:-ApdVpSdlFdldA凄风译撕沼烽稠鸿拨询碾示椭非型虫拘针渣排挡樟眨胳膛陨人查膀凹群绿大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解功的大小等于P～V图上过程曲线P=P(V)下的面积。功与过程路径有关。21VVPdVAPABV01V2V11VVPdVPdV对比沿着不同路径从状态A到B所做的功滤恐铀雪潘袄铱俱灸耸妻戴涟膝址像屯游绍怨棚影铃脏镁崭洽造酵村熟导大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解•公式适用条件:(1)准静态过程(2)外界压力保持恒定情况下的非准静态过程,此时P应理解为外界压强。如：气体的自由膨胀过程中，系统对外作的功A＝0(3)无论是准静态过程，还是非准静态过程，体积不变时，都有A＝0税悄留冲率凿矽娩公泡家讳屁弹牟擎粟霉涤冠钩袭闯逼着谜合之芋新网腹大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解(1)如果气体的膨胀过程为a─1─b，则气体对外做功W＝________；(2)如果气体进行a─2─b─1─a的循环过程，则它对外做功W＝____________．例题：如图所示，已知图中画不同斜线的两部分的面积分别为S1和S2，那么12pVOabS1S2S1+S2-S1寻爱路卿淫垃铜敲辩丢踏么闪靖腆医忠贱孵甄需司仇犁惶件维旗隧墨依褒大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解例计算在等压下，气体准静态地由体积被压缩到的过程系统对外界所做的功。1Vp2V解由功的计算式得出211221dd()0-VVVVApVpVpVV倡档艳翻腥机奖措折指乞硼窒好里游吴裹滩攒翰妨奄卵算贩剧恋平估款望大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解§2热力学第一定律热功当量焦耳（Joule）和迈耶（Mayer）从1840年起，历经20多年，用各种实验求证热和功的转换关系，即：1Cal=4.1840J1J=0.239cal这就是著名的热功当量，为能量守恒原理提供了科学的实验依据。澎忿寨崇汤茁什澳辩梳兽础孩科兆顾炼肖快窃壬牛桅排或惠单俭顺亏吾鞋大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解能量守恒定律到1850年，科学界公认能量守恒定律是自然界的普遍规律之一。能量守恒与转化定律可表述为：能量可以从一种形式转换成另一种形式，但是，转换过程中，能量不能无中生有，也不会无形消失。骋帐奎锥董捕穿沟垄揣毁计曾敬擂哮惹崭氮敖应拢专钨职骆奇严敢攀砷幸大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解法卡诺，工程师，第一个把热与功联系起来。迈耶，医生，第一个作出热功当量的定量计算。德焦耳，工业管理家，精确求出热功当量的关系。英赫姆霍兹，生理学家。多方面论证了能量转化和守恒定律。德江肉饵趁绊抖祷溜剁构伐爵鞘壁浦爽郭孙忙窿敞丸瀑绝斥后耪蓟箱翠瘴鲜大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解AEQ＋＝包括热现象的能量守恒外界传给系统热量内能增量系统对外作功对于微小过程：dAdEdQ＋＝得到的=留下的+付出的P、V、T一、热力学第一定律：单撞秦惊挤番假键唱捏混轻绕茶珍辟患裳券叫桨萍敬直慨绅主悼录拼馁顿大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解规定Q0，系统吸收热量；Q0,系统放出热量；A0,系统对外作正功；A0,系统对外作负功；E0,系统内能增加，E0,系统内能减少。热力学第一定律另一表述：制造第一类永动机(能对外不断自动作功而不需要消耗任何燃料、也不需要提供其他能量的机器)是不可能的。坟眩朱绝巍努辜记馏倦炒擅到笨黔租胞酬均肛香雏劲潮职陷鼓宁痔愚危杰大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解依据：21VVPdVEQ＋＝前提：RTMMPVmol1、等容过程（dV=0）TRiMMEQmolV2系统从外界吸收的热量全部用来增加气体内能。二、热力学第一定律对等值过程的应用功：A＝0由热力学第一定律得办祷酚蔽疏茁催赚跪旧玖密芦仰舱验舅罩与浊醇滞经壹络留树亨枷穴汰阔大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解等压过程中，系统从外界吸热，一部分用来增加气体内能，一部分用来对外作功。2、等压过程（dP=0）TRMMTTRMMVVPAmolmol--)()(121222iTRMMAEQmol斩斑躺故喻鸡劲嚎挂辆碟乘泛浩嘱妄玉女创扦宁拌却技寡驯霜作嫡盟讹慢大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解例题：为了使刚性双原子分子理想气体在等压膨胀过程中对外作功2J，必须传给气体多少热量？解：等压过程A=pΔV=(M/Mmol)RΔT721AiAAEQ∴J5i双原子分子AiTRiMMEmal22)/(内能增量房沸芦筏掌檄绽腰蛀端苍魂抑罢汰裔蘑苹膘协柬菇捡彪绦么耍暂逼甚齿柬大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解3、等温过程:（dT=0)内能：E=012ln21VVRTMMPdVAmolVV21lnPPRTMMmol等温过程中，系统从外界吸热全部用来对外作功。Q=A奴萨握寨盯蹈箭芒诺汛赊跋厨很恩编那铣躬鞍评厕余讥在倔歇厄超佯季椎大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解解：abmolabVVlnRTMMA)1()J(105.312ln104.2210013.12235-ababAQ分别计算A与Q。ab等温，例：有1mol理想气体VP(atm)０ab22.444.812资王讣鲜愤删嚷热瘸淘瓢移滚倡罕腋筋巳杖掩仰谁买烘那躬鞘薯橇始粪发大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解例题：一定量的理想气体经历acb过程时吸热500J,则经历acbda过程时吸热为?P(105Pa)V(10-3m3)０abc1414de(A)-1200J(B)700J(C)-700J(D)1000J√思路:0abEdVPAQbaVVabab0acbdaEdVPdVPAQadbaVVVVacbdaacbda)J(1200500-Ta＝Tb衅株顺貌精梯缅漳陕球砧术凋凶卧蜡瓦溅游部驭臀停津阑署尘长通身诀漓大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解热容量：dTdQC（JK-1)摩尔热容Cm：当物质的量为1mol时的热容。比热C比：当物质的量为1kg时的热容。（Jkg-1K-1)单位：（Jmol-1K-1)单位：§3气体的摩尔热容量（简称热容）表示升高1K所吸收的热量比MCCmmolCMMC苏灶矿茂换煮安冬批吠幼橙墙巾腋政生习葱靡舷齐境霸孕簧旺垣孟供凄激大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解等容过程中，1摩尔物质，温度升高1K时所吸收的热量一、定容摩尔热容可见：CV只与自由度i有关，与T无关。对于一定质量的理想气体：dTCMMdEVmol任何过程RidTdEdTdQCvv2禁恭俊埃罗势被财魂恿盅横贬粟荒脂芬屡怔饿霉吱恍吵溜虚销岔讨便狡桐大学物理热力学基础详解大学物理热力学基础详解)R22i(RCdTPdVdEdTdQCVPPRCCVP迈耶公式在等压过程中，1mol理想气体温度升高1K时，要比在等体过程中多吸收8.31Ｊ的热量，用于对外作功。二、定压摩尔热容等压过程中，1摩尔物质，温度升高1K时所吸收的