[理學(xué)]熱力學(xué)第一定律(編輯修改稿)
2025-03-18 00:22 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 V?絕熱 ??? pnV???? pTV0d0d ?? ??? TQ pp 中國(guó)人民大學(xué)物理系徐靖編 3)熱力學(xué)第一定律的具體形式 4) 摩爾熱容 0??? TCMQ ?? 0?絕熱CTCMEQV ?????0)TT(RiMTCMEA V 122 ?????????? ??1222112211??????VpVp)VpVp(iVVVpCRCCC ??i21 ??? 中國(guó)人民大學(xué)物理系徐靖編 * 5. 多方過(guò)程 (一般情況 ) 常量?npV???? ~0：為多方指數(shù)，取值范圍其中VnpnCCCCn00d ?? np等壓過(guò)程：??? nV 0d:等體過(guò)程10d ?? nT等溫過(guò)程：??? nQ 0絕熱過(guò)程：p V o 0?n??n1?n??n特例： 中國(guó)人民大學(xué)物理系徐靖編 小結(jié)： 理想氣體典型過(guò)程比較 過(guò)程特點(diǎn) 過(guò)程方程 熱一律過(guò)程等體等壓等溫絕熱內(nèi)能增量0d ?V0d ?p0d ?T0d ?QCTp ?CTV ?CpV ?1CpV ??21 CTV ???31 CTp ??? ??EQV ??VpEQp????AQT ?EA ???TCME V ??? ?TCME V ??? ?TCME V ??? ?0 中國(guó)人民大學(xué)物理系徐靖編 0Vp?12lnVVRTM?21ln ppRTM?TCM V ?? ?1 2211 ???VpVp12ln VVRTM?21ln ppRTM?0TCM V ??TCM p??RiCV 2?RiC p 2 2????TC0?aCA功 Q熱量過(guò)程等體等壓等溫絕熱摩爾熱容 單 雙 多泊松比ii 2???R23 R25 R3R25 R27 R435 57 34 中國(guó)人民大學(xué)物理系徐靖編 小結(jié)： 2. 求法QAE ,??E?TCM V??AQ?A： 準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程 ??21dVVVpAEQA ???非靜態(tài)過(guò)程 Q： 等體 TCMQV ?? ?TCMQ p ?? ?絕熱 Q=0 等溫（準(zhǔn)靜態(tài)） 12ln VVpVAQ ??等壓 AEQ ???或 中國(guó)人民大學(xué)物理系徐靖編 練習(xí) 1. 理想氣體絕熱自由膨脹，去掉隔板實(shí)現(xiàn)平衡后壓強(qiáng) p=? 由絕熱方程 ???2200pppV)V(p??解 1： 解 2： 00??AQ自由膨脹絕熱過(guò)程 1200 TTTE ?????2022211 ppVpVp ???哪一個(gè)解對(duì)？為什么？ 絕熱方程對(duì)非靜態(tài)過(guò)程不適用 中國(guó)人民大學(xué)物理系徐靖編 解： 由氣體狀態(tài)方程可得 2211RTVpRTVpMbMa?????????E,TTTpTppTpTVVab1222112112 1答案：（ D） 一定量的理想氣體，在 p—T 圖上沿著一條直線從平衡態(tài) a 變化到 b 則這是 一個(gè)：（ ） (A) 絕熱膨 脹（ B）等容吸熱 (C) 吸熱壓縮（ D）吸熱膨 脹 練習(xí) 2 a b p2 p1 T1 T2 T p 0 中國(guó)人民大學(xué)物理系徐靖編 練習(xí) 3. 理想氣體的下列過(guò)程，哪些是不可能發(fā)生的？ （ 1） 等體加熱，內(nèi)能減少，壓強(qiáng)升高 （ 2） 等溫壓縮，壓強(qiáng)升高，同時(shí)吸熱 （ 3） 等壓壓縮，內(nèi)能增加，同時(shí)吸熱 （ 4） 絕熱壓縮，壓強(qiáng)升高，內(nèi)能增加 答案： 不可能發(fā)生的有：（ 1），（ 2），（ 3） 中國(guó)人民大學(xué)物理系徐靖編 ? 第二篇 熱學(xué) 中國(guó)人民大學(xué)物理系徐靖編 熱力學(xué)： 緊密圍繞 熱機(jī) 的研究和應(yīng)用 ——工作物質(zhì)重復(fù)進(jìn)行某些過(guò)程，不斷吸熱做功 一、循環(huán)過(guò)程 1. 定義： 系統(tǒng)經(jīng)歷一系列變化后又回到初始狀態(tài)的整 個(gè)過(guò)程叫循環(huán)過(guò)程。 準(zhǔn)靜態(tài)循環(huán)過(guò)程 —相圖中的閉合曲線 順時(shí)針： 正循環(huán) 逆時(shí)針： 逆循環(huán) 循環(huán)過(guò)程 卡諾循環(huán) （熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用，引入第二定律的橋梁） 中國(guó)人民大學(xué)物理系徐靖編 2. 共同特征 0??E 熱力學(xué)第一定律： 凈凈 AQ ?3. 正循環(huán)及其效率 特征： 0?? 凈凈 AQ熱機(jī)的循環(huán) : 從外界吸熱 —對(duì)外做功 A 1Q2Q 中國(guó)人民大學(xué)物理系徐靖編 實(shí)例： 蒸汽機(jī)的循環(huán) 21 AAA ??凈21 Q ??凈效率 : 121211A?????吸凈? 中國(guó)人民大學(xué)物理系徐靖編 推廣到一般情況 ——熱機(jī)的能量轉(zhuǎn)換 : 從高溫?zé)嵩次鼰? （可能不止一個(gè)） 1Q向低溫?zé)嵩捶艧? 2Q（可能不止一個(gè)） 對(duì)外做功 21 QA ??? 凈凈效果 代價(jià) 熱機(jī)效率 : 12121 1A ?????吸凈? 中國(guó)人民大學(xué)物理系徐靖編 )()(.)TT(CQ abVab J2 0 8 030040031825 ???????)(..VVRTQbcbbc J823262ln400318ln ?????( J )11 7 4 521ln300318ln ..VVRTQdadda ??????)()TT(CQ cdVcd J2080????？圖循環(huán)雙原子分子理想氣體如 ??m o l1例一 . 注意是 TV 圖 斯特林循環(huán) 3 0 0 K,4 0 0 K adbc ?? TT解： 中國(guó)人民大學(xué)物理系徐靖編 總吸熱 ( J )84 4 0 62 0 8 082 3 2 61 ..Q ???總放熱 ( J )138251174520802 ..Q ????%.Q QA 2131211???? 凈?熱機(jī)效率： 4. 逆循環(huán)及致冷系數(shù) 特征： 0??凈凈 AQ外界對(duì)系統(tǒng)做功 —— 系統(tǒng)向外界放熱 致冷機(jī)的循環(huán)： 中國(guó)人民大學(xué)物理系徐靖編 實(shí)例： 電冰箱 能量轉(zhuǎn)換： 外界對(duì)系統(tǒng)做功 A 從低溫?zé)嵩次鼰? 2Q （效果） （代價(jià)） 向高溫?zé)嵩捶艧? A ?? 21注意： 這里的 Q2 僅是循環(huán)過(guò)程中系統(tǒng)從冷庫(kù)吸收的熱量 —— 衡量致冷的效力 致冷系數(shù)： AQw 2? 中國(guó)人民大學(xué)物理系徐靖編 二、卡諾循環(huán) “為了最完整地研究 由熱得到動(dòng)力的道理 ，必須不 依賴于任何特定機(jī)構(gòu)和任何特殊的工作物質(zhì)，必須使 所進(jìn)行的討論不僅適合于蒸汽機(jī)，而且可以應(yīng)用于一 切可以想象的熱機(jī)，不管它們用的什么物質(zhì)，也不管 它們?nèi)绾蝿?dòng)作” －－－ 卡諾 卡諾： Sadi Carnot 1796—1832 法國(guó)青年工程師，具有科學(xué)家素質(zhì)。 著眼點(diǎn)高，熱力學(xué)創(chuàng)始人之一。 中國(guó)人民大學(xué)物理系徐靖編 1. 研究循
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