1章熱力學(xué)基本定律與函數(shù)(12)(編輯修改稿)
2025-08-31 07:41 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 可逆過程有三大特點：見教材 175頁 特點① 說明可逆過程一般是無限緩慢的過程，是 一種理想過程。 特點② 說明沿可逆過程走一個來回，體系和環(huán)境 都完全回到原狀態(tài)。正常相變點下進(jìn)行的相變滿 足這一點，故為可逆過程，或可逆相變。 特點③ 說明可逆過程體系對外作功最大，環(huán)境對 體系作功最小，無論什么功都是如此，這是生產(chǎn) 所追求的理想境界，但不一定切合實際。 恒溫可逆過程，體系對外作最大功； 恒壓過程 (可逆 )， Wr = p外 (V2 – V1) = p體 (V2 – V1) 恒外壓過程 (不可逆 )， Wir = p外 (V2 – V1) = Wr 恒容過程 (可逆或不可逆 )， Wr = Wir = 0 所以，可逆過程體系對外作最大功。 問題：可逆熱機(jī)的效率最高，在其他條件相同的 情況下，若以可逆熱機(jī)牽引火車，其速度 ( )。 (1) 最快 (2) 最慢 (3) 中等 (4) 不能確定 二、焓（ H）與恒壓過程熱（ Qp） （ H） 對無有效功條件下進(jìn)行的恒壓過程有： △ U = Qp － p外 （ V2－ V1） U2－ U1 = Qp － p2V2 + p1V1 (U2 + p2V2)－ (U1 + p1V1) = Qp (U + pV) 2－ (U + pV) 1 = Qp 令 H ≡ U + pV 稱之為焓，是一個狀態(tài)函數(shù)， 容量性質(zhì) ，且 △ H = Qp ， 與 △ U = QV 相似 H = U + pV 說明焓是體系性質(zhì)，不能認(rèn)為只有 恒壓過程才有焓。焓具有能量的量綱，但不是 能量，注意 pV與 p △ V是不同的，只有恒壓過 程焓變量 △ H = Qp = △ U － （－ p △ V ） = 熱力學(xué)能變化量 — 體積功 才有能量交換量的物理意義。 非恒壓過程： △ H ≠ Qp 而是 △ H = △ U + p △ V + V △ p = Q + W’ + V △ p 2. 理想氣體的焓 因為 pV = nRT 所以，對理想氣體有： H = U + pV = U + nRT = f(T) 對非理想氣體有： H = f(p,T) 三、熱容 ：在不發(fā)生相變和化學(xué)變化的前提下，體 系與環(huán)境交換的熱 (Q)與由此引起的溫度變化值 (△ T )之比稱為體系的熱容值。在一定變溫范圍 內(nèi)求得平均熱容，當(dāng)△ T→0 時，得真熱容。 3. 恒壓熱容 (Cp)與恒容熱容 (CV) 在 無非體積功 的條件下，對 恒容過程 有： VV TUC ?????????UQ dδ ? 代入熱容的定義式得 pp THC ?????????HQ d?? 代入熱容的定義式得 在 無非體積功 的條件下，對 恒壓過程 有： 因為 dH = dU + d(pV )，故恒壓熱容 (Cp)與恒容 熱容 (CV)的關(guān)系為： Cp dT = CV dT + d(pV ) ▲ 對理想氣體： d(pV) = nRdT 則 Cp = CV + nR 對 1mol氣體有： Cp,m = CV, m + R 即 Cp,m－ CV, m = R ▲ 對非理想氣體可以導(dǎo)出 pTVp TVpVUCC ?????????????? ???????????▲ 對凝聚態(tài)體系可導(dǎo)出 Cp ≈ CV ， Cp,m≈CV, m Cp,m=α+ bT + cT 2 + … （ 1） Cp,m=α+ bT + c’T 2 + … （ 2） ▲ 單原子理想氣體 CV,m= Cp,m= ▲ 雙原子理想氣體 CV,m= Cp,m= ▲ 多原子理想氣體 Cp,m≥ 4R 四、熱力學(xué)第一定律對各種變化過程的應(yīng)用 (1)凝聚態(tài)體系 特點是：△ V ≈
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