第十三章 热力学基础 习题课
第三热力学基此 教学基本要求 掌握内能、功和热量等概念.理解准静 态过程 掌握热力学第一定律,能分析、算理 想气体在等体、等压、等温和绝热过程中的功 热量和内能的改变量 理解循环的意义和循环过程中的能量转 换关系,会计算卡诺循环和其他简单循环的效率 四了解可逆过程和不可逆过程,了解热力 学第二定律和熵增加原理
第十三章 热力学基础 教学基本要求 一 掌握内能、功和热量等概念 . 理解准静 态过程 . 二 掌握热力学第一定律，能分析、计算理 想气体在等体、等压、等温和绝热过程中的功、 热量和内能的改变量 . 三 理解循环的意义和循环过程中的能量转 换关系，会计算卡诺循环和其他简单循环的效率 . 四 了解可逆过程和不可逆过程，了解热力 学第二定律和熵增加原理 . 习 题 课
第三章力学基础 内容提要 统计物理学统计力学 分子物理学 热(微观理论份子运动论 涨落现象 字热力学热力学第 宏观理论)「热力学第三
第十三章 热力学基础 习 题 课 内容提要 分 子 热 物 理 学 学 统计物理学 (微观理论) 涨 落 现 象 热 力 学 热力学第一定律 (宏观理论) 统 计 力 学 分子运动论 热力学第二定律
内容提要 第三章测刀学基础 热力学基础 热力学系统、状态、过程: (一)、热力学系统 1、系统:由大量微观粒子(分子、原子)组成的宏观体系, 并把它隔离。 2、外界:在系统的外部与系统的状态及其变化直接有关的 切外部。 3、热力学系统:研究系统的热性质及其变化,以及与其它 运动的相互转化。 (1)、孤立系统:系统与外界无物质和能量的交换。 (2)、封闭系统:系统与外界有能量无物质的交换。 (3)、开放系统:系统与外界既有能量又有物质的交换
内容提要 第十三章 热力学基础 热力学基础 一、热力学系统、状态、过程: 1、系统：由大量微观粒子（分子、原子）组成的宏观体系， 并把它隔离。 2、外界：在系统的外部与系统的状态及其变化直接有关的 一切外部。 3、热力学系统：研究系统的热性质及其变化，以及与其它 运动的相互转化。 （1）、孤立系统：系统与外界无物质和能量的交换。 （2）、封闭系统：系统与外界有能量无物质的交换。 （3）、开放系统：系统与外界既有能量又有物质的交换。 习 题 课 （一）、热力学系统
(二)、热力学状态: 第三章测刀学基础 1、状态参量:选择若干个可由实验测得的物理量作为描 述系统状态的变量。 (1),几何参量:体积V(2),力学参量:压强P (3),化学参量:摩尔数M/(4),热力学参量:温度T 温标:温度表示法,摄氏、华氏、热 7(K)=1(C)+273.151(F)==(C)+32 2、平衡态:在不受外界影响条件下系统所有可观测的 宏观性质不随时间变化。 (1),条件: 不受外界影响;B、所有宏观性质不随时间变化。 (2),相对性:动态平衡、理想状态 习题课
第十三章 热力学基础 习 题 课 （二）、热力学状态: 1、状态参量：选择若干个可由实验测得的物理量作为描 述系统状态的变量。 （1）,几何参量：体积V（2）,力学参量：压强P （3）,化学参量： 摩尔数M/u（4）,热力学参量：温度T **温标：温度表示法，摄氏、华氏、热力学温标 0 T K t C ( ) ( ) 273.15 = + 0 0 9 ( ) ( ) 32 5 F t F t C = + 2、平衡态：在不受外界影响条件下系统所有可观测的 宏观性质不随时间变化。 （1）,条件： A、不受外界影响；B、所有宏观性质不随时间变化。 （2）,相对性：动态平衡、理想状态
第三章测刀学基础 3、理想气体状态方程: (1),物态方程:f(P,V,)=0 (2),理想气体状态方程: Py RT (克拉佰龙门捷列夫) (3),导出方程 1),玻意尔-马略特定律:M=C,T=C,PV 2),盖吕-萨克定律: M=CP=C 3),查理定律 M=Cy T 4),阿伏伽德罗定律: T=CP=C M-1= 习题课
第十三章 热力学基础 习 题 课 3、理想气体状态方程: （1）,物态方程： （2）,理想气体状态方程: （克拉佰龙·门捷列夫） m PV RT M = f P V T ( , , ) 0 = （3）,导出方程: 1),玻意尔-马略特定律: 2),盖吕-萨克定律: 3),查理定律: 4),阿伏伽德罗定律: , , V M C P C C T = = = M C T C PV C = = = , , , , P M C V C C T = = = , , 1, M T C P C V C = = = =
第三章测刀学基础 5、PV图象:(P纵轴,V横轴) Py PV图点 °A(P,V, (1)PV图象上任意点与理想 气体的平衡态一一对应。 )、热力学过程: 在热力学系统状态发生变化时,就说系统经历了 一个热力学过程,它由一系列中间状态组成。 1、准静态过程:在热力学过程进行中的每一时刻系统 状态都无限接近于平衡态,平衡过程
第十三章 热力学基础 5、P—V图象：（P纵轴，V横轴） (1),P—V图象上任意点与理想 气体的平衡态一一对应 。 P O V A P V T ( , , ) M PV RT = P-V图点 （三）、热力学过程： 在热力学系统状态发生变化时，就说系统经历了 一个热力学过程，它由一系列中间状态组成。 习 题 课 1、准静态过程：在热力学过程进行中的每一时刻系统 状态都无限接近于平衡态，平衡过程
2、非静态过程:不满足1中条件的热力学三草力学础 过程。非平衡过程。 A(B1,V1,G1) 3、PV图:准静过程PV图线 B(P2,V2,T2) (2)准静态过程与P_V图上一条 O 平滑曲线一一对应。 4、典型过程: P 1)、等容过程:d=0.r=C 2)、等压过程:P=OLC 3)、等温过程:dT=0,PV=CB 4)、绝热过程:dO=0,P=C O y
第十三章 热力学基础 2、非静态过程：不满足１中条件的热力学 过程。非平衡过程。 (2),准静态过程与Ｐ—V图上一条 平滑曲线一一对应。 3、Ｐ—Ｖ图： P O V 准静过程 P-V图线 2 2 2 B P V T ( , , ) 1 1 1 A P V T ( , , ) 习 题 课 4、典型过程： 1)、等容过程： 2)、等压过程： 3)、等温过程： 4)、绝热过程： 0,V dP C T = = dT PV C = = 0,0, P dV C T = = dQ PV C 0, = = V1 V2 P P2 P1 V P O V P2 P1 V1 V2 P2 P1 V1 V22 V V1 P P2 P1 V P O V P2 P1 V1 V2 P2 P1 V1 V2
准静态过程的功: 第三章测刀学基础 Pdl>04>0系统对外界作功 d<0,A<0,外界对系统作功 P 2,几何意义:P一V图: 准静过程的功 PV图面积 dl(av) (. V (3)准静态过程的功与P_V图上 闭合曲线面积一一对应。 B(P, V2 3,功是过程量 内能: 对于理想气体E RT da=pdy M 2 热力学系统内部状态所决定的能量,是系统状态的单值函数
二、准静态过程的功： 第十三章 热力学基础 2 1 1, = V V A PdV dl(dV) S F S F S F S F S F S F S F 0, 0, 0, 0, dV A dV A 系统对外界作功 外界对系统作功 dVP V1 V2 P O V 2 2 B P V ( , ) 1 1 A P V ( , ) P1 P2 A P (3),准静态过程的功与Ｐ—V图上 闭合曲线面积一一对应。 2,几何意义:Ｐ—Ｖ图： 准静过程的功 P-V图面积 3,功是过程量 dA=PdV 三、内能： 热力学系统内部状态所决定的能量，是系统状态的单值函数 习 题 课 对于理想气体 = 2 m i E RT M
四、热量:1、热相互作用: 第三章测刀学基础 当热力学系统与外界存在温度差时发生的相互作用, 它可以使系统的状态发生变化,也可以改变系统的内能。 2、热量:Q="Cn△AT =mc△T 在不做作功情况下传热过程中,系统内能变化的量度。 3、热量是过程量。 五、热容量 do 比热容:c m m dT 2,摩尔热容: M do m d M/m m dT M do 3、热容量是过程量
第十三章 热力学基础 习 题 课 四、热量：１、热相互作用： 当热力学系统与外界存在温度差时发生的相互作用， 它可以使系统的状态发生变化，也可以改变系统的内能。 ２、热量： 在不做作功情况下传热过程中，系统内能变化的量度。 ３、热量是过程量。 = m m Q C T M Q mc T = 五、热容量： dQ C dT = 1 1, = C dQ c m m dT 比热容： = ( ) 2, = / ( ) V V m P P M dQ C C M dQ m dT C M m m dT M dQ C m dT = = = 摩尔热容： ３、热容量是过程量