[理學(xué)]熱力學(xué)第一定律-文庫吧資料
2025-02-25 00:22本頁面
【正文】 中國人民大學(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） 1Q向低溫?zé)嵩捶艧? 2Q（可能不止一個） 對外做功 21 QA ??? 凈凈效果 代價 熱機(jī)效率 : 12121 1A ?????吸凈? 中國人民大學(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外界對系統(tǒng)做功 —— 系統(tǒng)向外界放熱 致冷機(jī)的循環(huán)： 中國人民大學(xué)物理系徐靖編 實(shí)例： 電冰箱 能量轉(zhuǎn)換： 外界對系統(tǒng)做功 A 從低溫?zé)嵩次鼰? 2Q （效果） （代價） 向高溫?zé)嵩捶艧? A ?? 21注意： 這里的 Q2 僅是循環(huán)過程中系統(tǒng)從冷庫吸收的熱量 —— 衡量致冷的效力 致冷系數(shù)： AQw 2? 中國人民大學(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)绾蝿幼鳌? －－－ 卡諾 卡諾： Sadi Carnot 1796—1832 法國青年工程師，具有科學(xué)家素質(zhì)。隨 T升高，轉(zhuǎn)動、振動能量相繼解凍（被激發(fā)），曲線出現(xiàn)三個臺階。無論何種過程，設(shè)系統(tǒng)由 ETTTT ?)( 1221 ??EQAcV ???? 10若1200 QAEQAVcp ?????? ??若Vp CC ?? 中國人民大學(xué)物理系徐靖編 實(shí)驗(yàn)結(jié)果： CV隨溫度變化 顯示經(jīng)典理論缺陷，是導(dǎo)致近代物理革命原因之一。 即： 中國人民大學(xué)物理系徐靖編 二 . 對理想氣體的應(yīng)用 等值過程 等體過程 等壓過程 等溫過程 0d ?V0d ?p0d ?T絕熱過程 0d ?Q1）過程方程 2121TTpp ?查理定律 1. 等體過程 （ dV=0 V=c ) 中國人民大學(xué)物理系徐靖編 2） 熱力學(xué)第一定律的具體形式 3）等體摩爾熱容 單原子分子氣體 雙原子分子（剛性） 11 Km o lJ51223 ???? .RCV11 Km o lJ82025 ????? .RCVTCMTRiM V ??? ?? 2 RiC V 2?由 得 ? ?? 0d VpATCMQ V ?? ?TRiME ??? 2?TCMQE V ???? ?吸熱全部用于增加內(nèi)能： 過程。 ： 第一類永動機(jī)是不可能制成的。 中國人民大學(xué)物理系徐靖編 熱力學(xué)第一定律及其應(yīng)用 一 . 熱力學(xué)第一定律 準(zhǔn)靜態(tài)： dQ=dE+pdV 理想氣體： VpTRiMQ dd2d ?? ?微小過程： dQ=dE +dA 增量 微小量 微小量 系統(tǒng)從外界吸收的熱量 Q ，一部分使其內(nèi)能增加 ?E ，另一部分則用以對外界做功 A 。 中國人民大學(xué)物理系徐靖編 一般情況下（ T 10 3 K）， 振動能級極少躍遷，對能量交換不起作用 — 振動自由度 v “ 凍結(jié)”， 分子可視為剛性。 分子的每一個自由度都具有相同的平均動能 kT / 2 分子內(nèi)原子的微小振動可視為簡諧振動，簡諧振動的平均動能與平均勢能相等，所以相應(yīng)于每個振動自由度還有平均勢能kT / 2。 t — 平動自由度 i = t =3 自由度： 決定物體空間位置的 獨(dú)立 坐標(biāo)數(shù)，用 i 表示。 系統(tǒng) T1 T1+dT T1+2dT T1+3dT T2 熱庫 T2 系統(tǒng) T1 有限溫差傳熱 — 非準(zhǔn)靜態(tài)過程 無窮小溫差傳熱 — 等溫過程 系統(tǒng)溫度從 T1?T2： 中國人民大學(xué)物理系徐靖編 準(zhǔn)靜態(tài)過程中熱量的計(jì)算 1. 熱容 熱容： 物體溫度升高 1 K 所吸收的熱量 TQCTx ????? 0lim 注意 : 熱容 是過程量 摩爾熱容： 1 mol 理想氣體，經(jīng)某一過程 x， 吸熱 ? Q，溫度變化 ?T 比熱容： 單位質(zhì)量的物體溫度升高 1 K 所吸收的熱量 ?? 21 dTT xx TCQ ?? mol 氣體，經(jīng)歷某一個準(zhǔn)靜態(tài)過程 x，溫度由 T1 變化到 T2 ， 吸熱 Qx Cx —— 摩爾熱容 中國人民大學(xué)物理系徐靖編 理想氣體的內(nèi)能 內(nèi)能 E 與 p, V, T 關(guān)系如何？ 問題： 指所有分子熱運(yùn)動能量和分子間相互作用勢能 分子自身： kTrt 21)2(pk v????? ???分子之間： ?????jijiNE ppk ??? ）（內(nèi)能：( i j ) 由 T 決定 由 V 決定 對理想氣體： ， 0p ?ij? ； )( TEE ??),( VTE?相互作用勢能 ?pij 中國人民大學(xué)物理系徐靖編 焦耳試驗(yàn) (1845年 ) 溫度讀數(shù)不變 膨脹前后氣體溫度不變 打開閥門 0?Q12 EE ?氣體絕熱自由膨脹過程中 0?A)(TEE ??AEEQ ??? ）（ 12氣體的內(nèi)能僅是其溫度的函數(shù) 12 TT ?絕熱 內(nèi)能 E 是狀態(tài)函數(shù) 內(nèi)能變化 ΔE只與初末狀態(tài)有關(guān)，與所經(jīng)過的過程無關(guān)， 可以在初、末態(tài)間任選最簡便的過程進(jìn)行計(jì)算。 熱量是以熱傳導(dǎo)方式交換的能量的量度 中國人民大學(xué)物理系徐靖編 系統(tǒng)內(nèi)能 熱力學(xué)主要研究系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換規(guī)律 E 指所有分子熱運(yùn)動能量和分子間相互作用勢能 例： 實(shí)際氣體 )V,T(EE ?理想氣體 (剛性分子 ) )T(ERTiME ?? 2?2. 內(nèi)能 E 是狀態(tài)函數(shù) 內(nèi)能變化 ΔE只與初末狀態(tài)有關(guān)，與所經(jīng)過的過程無關(guān)， 可以在初、末態(tài)間任選最簡便的過程進(jìn)行計(jì)算。 dQ 系統(tǒng) 外界 QdQd0 系統(tǒng)從外界吸熱 0 系統(tǒng)向外界放熱 ?微觀本質(zhì)： 分子無規(guī)則運(yùn)動能量從高溫物體
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1