热力学方法 宏观量:观察和实验事实逻辑推理宏观量 P.VT (数学) 定律 能量观点 第二章热力学第一定律 §2.1准静态过程功热量和内能 §22热力学第一定律及其对理想气体的应用 s23绝热过程与多方过程 §2.4循环过程卡诺循环
第二章 热力学第一定律 §2.1 准静态过程 功 热量和内能 §2.2 热力学第一定律及其对理想气体的应用 §2.4 循环过程 卡诺循环 热力学方法 观察和实验事实 能量观点 逻辑推理 (数学) 宏观量: P,V,T… 宏观量 定律 §2.3 绝热过程与多方过程
§2.1准静态过程功热量和内能 准静态过程 弛豫时间<< 过程:系统状态的变化 过程进行时间 准静态过程:过程进行得无限缓慢,以至于过程中的 每一中间状态都可当作平衡态.叫系统内各处 宏观量相同 举例1:气体的压缩. SSSSSSSS 缓慢压缩:外界总比系统压强大一小量d 如:弛豫时间约103秒,压缩一次时间1秒 SSSSSSSSSSSSSSSS 系统内各处的P、T、n相同-准静态过程 准静态过程 举例2无限小温差热传导.各处T相同 系统T T1直接与T接触达到热平衡 不是准静态过程。 TI+dT T1+2dr T1+3dT
一.准静态过程 过程:系统状态的变化. 举例1:气体的压缩. 缓慢压缩:外界总比系统压强大一小量dP. §2.1 准静态过程 功 热量和内能 准静态过程: 弛豫时间<< 过程进行时间 系统内各处 宏观量相同 弛豫时间约10 如: -3 秒 ,压缩一次时间1 秒 系统内各处的P、T、n相同 系统T1 T1+dT T1+2dT T1+3dT T2 准静态过程 举例2:无限小温差热传导. 各处T相同 准静态过程 T1 直接与 T2接触达到热平衡 不是 准静态过程。 过程进行得无限缓慢, 以至于过程中的 每一中间状态都可当作平衡态
准静态过程可以用系统状态图中的一条过程曲线表示 系统状态图中的一条过程曲线代表一个准静态过程 PV图、PT图、VT图 等温过程 P 等容过程 功 改变系统状态 功的计算: 等压过程 ①元功积分法: 摩擦功:d4=-r 循环过程 电场力的功dA=UM=Ud与膨胀:4>0; 准静态过程中d4=Pl 过 气体对外界的A=d4=P 体积功: 程压缩:A<0; ②应用热一律. 有顺时针:A>0 关 功是过程量 逆时针:A<0
V P o 等温过程 等容过程 等 压 过 程 循环过程 准静态过程可以用系统 状态图中的一条过程曲线表示. 系统 状态图中的一条过程曲线代表一个准静态过程. P—V图、P—T图、V—T图 二. 功 摩擦功: dA f dr r = − 电场力的功: dA= IUdt = Udq 准静态过程中 气体对外界的 体积功: dA = PdV = = 2 1 2 1 V V A dA PdV •功是过程量 V1 V2 : 0. : 0; : 0; : 0; A A A A 逆时针 顺时针 压 缩 膨 胀 •功的计算: ①元功积分法: 与 过 程 有 ②应用热一律. 关 改变系统状态
三热量 改变系统状态传热条件系统和外界 有温差或物态变化 热量的计算: ①温变过程中的热量 与过程有Q>0:吸热;Q<0:放热 热量元:Q=cm团r;总热量:Q=m=∫emdT 摩尔热容量:C= do m 总热量:Q= CaT (m/ MdT , M ②物态变化过程中的热量;③应用热一律. 热量是过程量 四内能 对系统内分子 E=∑E+∑∑Em 理想气体的内能:E mR T M 2 途径和量度A与Q 内能的变化:△E2=E=E2-E 计算:①应用E内函数; 系统的内能是状态量与过程无关 ②应用热一律
传热条件:系统和外界 有温差或物态变化. 热量元: dQ = cmdT ; 总热量: = = 2 1 2 1 T T Q dQ cmdT •系统的内能是状态量 理想气体的内能: RT i M m E 2 = 内能的变化: 2 1 2 1 E12 = dE = E − E •热量是过程量 三.热量 •热量的计算: ①温变过程中的热量 Q> 0:吸热; Q< 0:放热 与过程有关 ②物态变化过程中的热量; ③应用热一律. 四.内能 对系统内分子 = = = + N i j i Pij N i E Eki E 1 1 内 与过程无关 途径和量度:A与Q 计算:①应用E内函数; ②应用热一律. 摩尔热容量: ; (m / M)dT dQ C = 总热量: = 2 1 T T CdT M m Q 改变系统状态
§22热力学第一定律及其对理想气体的应用 热力学第一定律 能量守恒定律在热力学中的表述 系统在某一过程中,从外界吸热为Q,对外界做功为A, 系统内能的增量为△E=E2-E1,则: Q=△EA对微过程dQ=E+4各正 「例:如图所示打开阀门,水温一直不 门 变问:①气体吸热?②气体做功? 水 气体真空 ③气体内能?④气体温度? 热力学第一定律对理想气体准静态过程的应用 ()等容过程:A=0a=AE=m,R(T-T) M2 定容摩尔热容量 Q,=△E=(P2-P)Vn; C.=-R 2 等容过 AE=m T1程 C
Q = E + A; 对微过程 dQ : = dE + dA [例]:如图所示,打开阀门,水温一直不 变.问:① 气体吸热？②气体做功？ ③气体内能？④气体温度？ 一.热力学第一定律 系统在某一过程中,从外界吸热为 Q,对外界做功为A， 系统内能的增量为 E = E2 − E1 ,则： 能量守恒定律在热力学中的表述 注意各量正负! 气体 真空 阀门 水 二.热力学第一定律对理想气体准静态过程的应用: (一)等容过程: 等 容 过 程 V P o V0 P1 P2 T1 T2 A = 0; §2.2 热力学第一定律及其对理想气体的应用 ( ); 2 R T2 T1 i M m QV = E = − ( ) ; 2 P2 P1 V0 i QV = E = − 定容摩尔热容量 R i CV 2 = ( ) C T2 T1 M m E = V −