大学物理【第五版下册】第十三章热力学基础
更新时间:2023-08-26 19:57:01 阅读量: 教育文库 文档下载
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老师用的讲义
热力学第一定律
老师用的讲义
13 -- 1 准静态过程 功 热量
老师用的讲义
一、什么是热力学系统 热力学研究的对象为热力学系统。 热力学系统可以是气体、液体、固体。 本章只研究理想气体。 二、什么是热力学过程
热力学系统的状态随时间变化的过程 为热力学过程。 三、什么是准静态过程 热力学过程中所经历的各个状态都由 热平衡态构成的过程,为准静态过程。
老师用的讲义
如果其中有一个状态为非平衡态,则此过 程为非准静态过程。如果系统进行的速度 过快,系统状态发生变化后,还未来得及 恢复新的平衡态,系统又发生了变化,则 该过程为非准静态过程。 例如:气缸活塞压缩 的速度过快,气体的 状态发生变化,还来 F 不及恢复,P、V、T 无确定关系,则此过 程为非准静态过程。
老师用的讲义
对非常缓慢的过程可近似认为是准静态过 程。例如气缸活塞的速度大约为10m/s,而 气缸内气体密度、压强趋于均匀的过程以 慢速进行,此时则可看成是准静态过程。
准静态过程中气 体的各状态参量 都有确定的值, 可在 P~V 图上作 出连续的过程曲 线。
P
A B
o
V
老师用的讲义
驰豫时间 系统从非平衡态过渡到平衡态所用的 时间。如果过程进行的时间t > 可视为准静态过程; 系统来得及恢复平衡态。 如果过程进行的时间t < 则为非准静态过程; 系统来不及恢复平衡态。
老师用的讲义
热力学是研究物质世界中有关热现象的宏观 理论,它不涉及物质的微观结构,而是将一物质 系统中大量粒子看作一个整体,研究系统所表现 的各种宏观性质和规律。 热力学第一定律是热力学的基本定律,是一 个包括热现象在内的能量守恒与转化的定律。 热力学第一定律首先涉及到
内能
功
热量
的基本概念
老师用的讲义
四、功1. 功是系统内能变化的量度。系统作功 是通过物体作宏观位移来完成的。
例如:气缸内的气压大于外界大气压,气体膨胀推动气缸活塞对外 作功。 2.气体作功的计算 由功的定义:W dW Fdr cos b a b a
P
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压强
F P S
P
dV dx
S
元功
dW Fdx PSdx PdV
如果体积变化从 V1—V2,在整个过程中气 体作功为:W dW b a V2 V1
PdV
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在P~V图中曲线下的面积为功曲线下的面积:S V2 V1
PdV W
P P
1 2V1 dV V2V
功是过程量
功的大小不仅取决 于系统的始末状态, o 且与系统经历的过 程有关,
老师用的讲义
从图中可看出, 1-2与1-1’-2两个 过程的始末状态相 同,但过程曲线不 同,两条曲线下的 面积不同,则作功 也不同。
P
1
1' 2
o
V1
V2
V
老师用的讲义
注意:作功与过程有关 .
W dW
b a
V2 V1
PdV
1,当气体膨胀时, W>0, 系统作正功,外界对系 统作负功. 2.当气体压缩 时,W<0,系统作负功, 外界对系统作正
功.
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五、热量 通过传热方式传递能量的量度, 系统和外界之间存在温差而发生的 能量传递 .
热量是高温物体向低温 物体传递的能量。 T1 T2 热量是系统内能变化 的量度,是过程量。
T1 Q T2
老师用的讲义
如一杯80º C的热水,向周围温度较低的空 气放出热量,这是一个过程,而说这杯水 具有多少热量是错的,具有的是内能,当 水温度下降时,内能也减小。 2.热量与温度的区别 热量是系统内能变化的量度,是过程量。 温度反映物体冷热程度,是分子平均平 动动能的标志,是状态量。
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3.功与热量的异同 1)过程量:与过程有关; 2)等效性:改变系统热运动状态作用相同; 1卡 = 4.186 J , 1 J = 0.24 卡 3)功与热量的物理本质不同 .宏观运动 分子热运动 功 热量 分子热运动 分子热运动
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4.热量的计算热量
m' Q C (T2 - T1 ) M
定义: C为摩尔热容: 1 mol 气体温度升高或降低 1 º C(或k) 所吸收或放出的热量。dQ 摩尔热容还可定成 C dT 1mol物质升高单位温度所吸收的热量。
老师用的讲义
符号 d 表示“元”,因为Q不是状态函数, 不能写成微分。理想气体吸热后,对不同的过程吸热 也不一样。因此对不同过程引入不同的摩 尔热容。 等容过程:引入摩尔定体热容CV,表示 在等容过程中,1 mol 气体升高或降低单 位温度所吸收或放出的热量。 dQ CV dT V
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m' 热量 QV CV (T2 - T1 ) M 等压过程:引入摩尔定压热容CP,表 示在等压过程中,1 mol 气体升高或降 低单位温度所吸收或放出的热量。 dQ CP dT P
m' 热量 QP CP (T2 - T1 ) M
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13--2 热力学第一 定律 内能
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