[理學(xué)]第十三章熱力學(xué)基礎(chǔ)(已修改)
2024-12-20 01:15 本頁面
【正文】 氣體分子動理論 大學(xué) 物理 數(shù)理學(xué)院物理系 氣體分子動理論 第十四章 熱力學(xué)基礎(chǔ) 熱力學(xué)是熱學(xué)的宏觀理論，它以實驗為基礎(chǔ)研究系統(tǒng)經(jīng)歷熱力學(xué)過程所遵循的規(guī)律。 熱力學(xué)第一定律 熱力學(xué)第二定律 氣體分子動理論 167。 1 準靜態(tài)過程 功 熱量 內(nèi)能 一、準靜態(tài)過程 Quasistatic process （一）熱力學(xué)過程： 當熱力學(xué)系統(tǒng)的狀態(tài)隨時間發(fā)生變化時，系統(tǒng)經(jīng)歷了一個熱力學(xué)過程 （二）非平衡過程（非靜態(tài)過程）： 在過程中任一時刻，氣體各部分的密度、壓強、溫度都不完全相同，整個系統(tǒng)處于非平衡狀態(tài)，這一過程為非平衡過程（非靜態(tài)過程）。 （三）準靜態(tài)過程： 在過程中任一時刻（或過程進行中的每一步），系統(tǒng)都處于平衡態(tài)，這一過程為準靜態(tài)過程（平衡過程）。 氣體分子動理論 ? 準靜態(tài)過程是理想過程： 若 t ＞＞ τ（弛豫時間）則可認為過程無限緩慢，為準靜態(tài)過程。 ? 準靜態(tài)過程可以在 P— V 圖上表示 P— V 圖上任意一點都表示一個平衡態(tài)，任意一條曲線都表示一個平衡過程。 Po VBA氣體分子動理論 二、準靜態(tài)過程的功（ Work） ldpS 設(shè)想氣缸內(nèi)的氣體經(jīng)歷一個無摩擦的準靜態(tài)膨脹過程，當活塞移動一微小位移 dl時，氣體對外界做的元功為 lFW dd ? 有規(guī)則運動與無規(guī)則運動（熱運動）之間的能量轉(zhuǎn)換，與宏觀位移相聯(lián)系。 lpS d?Vp d?? 系統(tǒng)對外做負功系統(tǒng)對外做正功,0d,0d,0d,0d????WVWV氣體分子動理論 在一個有限的準靜態(tài)過程中 ?? ?? 21ddVVVpWW—— 適用于氣體、液體和固體 ? 功的幾何意義 —— PV圖中曲線下的面積為功 1VoPV2V12VdP?? 21dVVVPSW?? 功是過程量 ? 做功可以改變系統(tǒng)的狀態(tài) 氣體分子動理論 三、熱量和熱容量 熱量的傳遞是通過分子碰撞來實現(xiàn)的 系統(tǒng)從外界吸收的熱量用 Q 表示，單位為 J 。 Q 是過程量。 1. 熱量 Heat 作功 傳熱 ???? 使系統(tǒng)的狀態(tài)發(fā)生變化 系統(tǒng)與外界相互作用的兩種方式 : 系統(tǒng)和外界溫度不同，就會傳熱，或稱能量交換，熱量傳遞可以改變系統(tǒng)的狀態(tài)。 氣體分子動理論 一定質(zhì)量的物質(zhì)，溫度升高一度所吸收的熱量，稱為 熱容量 TQTQCT ddl i m0??? ???（ 1）比熱 c：單位質(zhì)量物質(zhì)的熱容量。 TQMTQMcT dd11l i m0??? ???（ 2） 1mol物質(zhì)的熱容量稱為摩爾熱容量。 2. 熱容量 heat capacity 氣體分子動理論 PPTP TQTQC ??????????????? ddl i m0 ???VVTV TQTQC ??????????????? ddl i m0 ???（ 4）熱容量和比熱是物質(zhì)重要熱性質(zhì)之一 與過程有關(guān) （ 3）定壓摩爾熱容量和定容摩爾熱容量： 氣體分子動理論 熱力學(xué)系統(tǒng)在一定的狀態(tài)下，具有一定的能量，稱為熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能。 四、內(nèi)能 Internal energy 內(nèi)能的變化只決定于始、末兩個狀態(tài)，與所經(jīng)歷的過程無關(guān)，即內(nèi)能是系統(tǒng)狀態(tài)的單值函數(shù)。 理想氣體的內(nèi)能 v R TiE2?理想氣體的內(nèi)能增量 TvRiE ??2?氣體分子動理論 [ 上講主要內(nèi)容回顧 ] 能量均分原理 在溫度為 T 的平衡態(tài)下，物質(zhì)分子的每一個自 由度具有相同的平均動能，其大小都等于 。 kT21理想氣體的內(nèi)能 RTiMME2m o l? v R Ti2? Maxwell速率分布 vv )d(d fNN ?氣體分子動理論 三種速率 m o l22MRTmkTp ??vm o l88MRTmkT????vm o l2 33MRTmkT ??v準靜態(tài)過程的功 ?? ?? 21 dd VV VpWW氣體分子動理論 [ 本講主要內(nèi)容 ] [ 重點 ] 熱力學(xué)第一定律 * 掌握熱力學(xué)第一定律 熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用 * 掌握熱力學(xué)第一定律在等值過程中的 應(yīng)用 氣體分子動理論 一定質(zhì)量的物質(zhì)，溫度升高一度所吸收的熱量，稱為 熱容量 TQTQCT ddl i m0??? ???（ 1）比熱 c：單位質(zhì)量物質(zhì)的熱容量。 TQMTQMcT dd11l i m0??? ???（ 2） 1mol物質(zhì)的熱容量稱為摩爾熱容量。 2. 熱容量 heat capacity 氣體分子動理論 PPTP TQTQC ??????????????? ddl i m0 ???VVTV TQTQC ??????????????? ddl i m0 ???（ 4）熱容量和比熱是物質(zhì)重要熱性質(zhì)之一 與過程有關(guān) （ 3）定壓摩爾熱容量和定容摩爾熱容量： 氣體分子動理論 熱力學(xué)系統(tǒng)在一定的狀態(tài)下，具有一定的能量，稱為熱力學(xué)系統(tǒng)的內(nèi)能。 四、內(nèi)能 Internal energy 內(nèi)能的變化只決定于始、末兩個狀態(tài)，與所經(jīng)歷的過程無關(guān)，即內(nèi)能是系統(tǒng)狀態(tài)的單值函數(shù)。 理想氣體的內(nèi)能 v R TiE2?理想氣體的內(nèi)能增量 TvRiE ??2?氣體分子動理論 167。 2 熱力學(xué)第一定律及其應(yīng)用 一、熱力學(xué)第一定律 The first law of thermodynamics
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