大学物理下第13章-5.ppt

大学物理学
2013-2014 第一学期
张福俊
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热力学第一定律
内能、做功、热量
摩尔热容: ……
实验表明:不同物质的Cm 不同,同一种物质,不同的过程,Cm 也不同。热量是一个过程量 Cm=Cm(T),所以摩尔热容有无限多个。
Q = U2-U1+A =  U +A
热容: ……(广延量,强度量?)
系统对外界做功 A>0; 系统从外界吸热 Q>0;
系统内能增加ΔU>0。
理想气体的迈耶关系
对于单原子理想气体:i=3,=
对于双原子理想气体:i=5,=
对于多原子理想气体:i=6,=3R
热力学第一定律可以写成:
H=U+PV也是系统的态函数,我们称其为焓(H)。
等体过程: V=常量, dV=0
V=恒量
Q
O
p
V
Ⅰ
Ⅱ
p2
p1
A=0
V
状态方程: p/T=常量
理想气体在等体过程内能的变化:
热力学第一定律:(Q )V=U2 -U1
13-2 第一定律在理想气体中的应用
一:等体过程
等压过程: p=常量, d p =0
p=恒量
Q
O
p
V
Ⅰ
Ⅱ
V2
V1
p
热力学第一定律:
根据
得
状态方程: V/ T=常量
二:等压过程
状态方程为: PV =常量, 即 P1V1 = P2V2=PV
等温过程: T=常量, dT =0
恒温热源
Q
T=恒量
O
p
V
V1
dV
V2
p
Ⅰ(E1)
Ⅱ(E2)
根据理想气体的状态方程
等温线
又根据热力学第一定律
问题:等温过程的摩尔热容等于多少?
三:等温过程
绝热过程的特征:
Q =0 , dQ =0
与外界没有能量交换
绝热
根据热力学第一定律
由此可见,绝热膨胀过程中,理想气体温度降低;而绝热压缩过程中,气体温度升高。
绝热过程在工程中应用甚多,例如:内燃机
四:准静态绝热过程
一方面绝热过程有
又对理想气体状态方程取全微分得
前两式消去dT可得 CV (PdV+VdP)= - RPdV
绝热过程方程的推导:
注意到 R= Cp - CV
分离变量并应用= Cp/CV 得
代入 CV PdV+ CV VdP = CV PdV-CpPdV
并化简可得
CVVdP + CpPdV = 0
利用理想气体的物态方程,可以得到:
称为绝热过程方程
在绝热过程中,系统对外界做的功为:
对上式积分可以得到:
绝热准静态过程在PV图如何表示?
绝热线和等温线的比较
绝热过程曲线的斜率
等温过程曲线的斜率
绝热线的斜率大于等温线的斜率。
常量
常量
A
B
C
常量