rlyaaa03大氣熱力學(xué)-展示頁(yè)
2024-08-08 14:45本頁(yè)面
【正文】 分別稱(chēng)為比熵和比焓。上式表示兩平衡態(tài)的熵之差與積分路徑無(wú)關(guān)，只由初、終兩個(gè)平衡態(tài)確定 ???xxRTdQSS0)(0無(wú)窮小可逆過(guò)程中， TdQdS R)(?16 焓 1）定義 PVUH ??2）物理意義：在等壓過(guò)程中，系統(tǒng)焓的增量值等于它所吸收的熱量。 ?13 由于空氣體積不是直接測(cè)量的氣象要素，上式不便應(yīng)用。 熱力學(xué)第一定律的表示式 : VpA dδ ?? VpQU dd ??? ( 6. 1 .2 ) 12 常溫常壓下的大氣可以看成是理想氣體 , 內(nèi)能僅是溫度 T的函數(shù)。 11 假設(shè)僅考慮體脹功，有 負(fù)號(hào)表示 dV與 δA符號(hào)相反，系統(tǒng)膨脹時(shí)， dV ?0，外界作負(fù)功。 外界作功 d A：正號(hào)表示外界對(duì)系統(tǒng)作功 10 三、熱流量方程 常溫常壓下空氣塊可看作理想氣體，對(duì)于單位質(zhì)量的空氣塊，根據(jù)焦耳內(nèi)能定律，有 vd u c d T?AQU δδd ??式中 dU代表在無(wú)限靠近的初 、 終兩態(tài)內(nèi)能值的微量差 。 epp ? gdzdpee ???8 ３）缺陷 a) 氣塊是封閉系統(tǒng)的假定不合實(shí)際情況 b) 環(huán)境大氣靜力平衡的假定實(shí)際上未考慮氣塊移動(dòng)造成的環(huán)境大氣的運(yùn)動(dòng)，與實(shí)際不符。 7 ２）規(guī)定（使用氣模型時(shí)的約定） a) 此氣塊內(nèi)Ｔ、Ｐ、濕度等都呈均勻分布，各物理量服從熱力學(xué)定律和狀態(tài)方程。是指由水滴或（和）固態(tài)水質(zhì)粒組成的云霧系統(tǒng)，是含有干空氣和水物質(zhì)的二元多相系?？僧?dāng)作由干空氣和水汽組成的二元單相系。1 第六章 大氣熱力學(xué)基礎(chǔ) 2 第一節(jié) 熱力學(xué)基本方程 一、預(yù)備知識(shí) 二、熱力學(xué)第一定律 三、熱流量方程 3 一、預(yù)備知識(shí) 開(kāi)放系和封閉系 1）系統(tǒng)與外界： ‘系統(tǒng)’即指所研究的給定質(zhì)量和成分的任何物質(zhì)，而其余與這個(gè)系統(tǒng)可能發(fā)生相互作用的物質(zhì)環(huán)境稱(chēng)之為‘外界’或‘環(huán)境’。 4 系統(tǒng)與外界間互相影響方式：作功、熱傳遞、交換質(zhì)量三種方式 2）大氣熱力學(xué)中所討論的系統(tǒng)主要有兩類(lèi)： a) 未飽和濕空氣系統(tǒng)。 b) 含液態(tài)水（或固態(tài)水）的飽和濕空氣系統(tǒng)。 5 3）開(kāi)放系與封閉系 依據(jù)系統(tǒng)與外界是否交換物質(zhì)分為開(kāi)放系和封閉系 準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程和準(zhǔn)靜力條件 1）準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程 一個(gè)封閉系統(tǒng)若其經(jīng)歷的某過(guò)程進(jìn)行得無(wú)限緩慢，以至于系統(tǒng)在此過(guò)程中的每一步都處于平衡態(tài)，則稱(chēng)此過(guò)程為準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程 6 2）準(zhǔn)靜力條件： epp ?P 代表系統(tǒng)內(nèi)部壓強(qiáng)， Pe代表外界壓強(qiáng) ３、氣塊（微團(tuán)）模型 １）定義：是指宏觀(guān)上足夠小而微觀(guān)上又大到含有大量分子的封閉空氣團(tuán)，其內(nèi)部可包含水汽、液態(tài)水或固態(tài)水。 b)氣塊運(yùn)動(dòng)時(shí)是絕熱的，遵從準(zhǔn)靜力條件，環(huán)境大氣處于靜力平衡狀態(tài)。 9 二、熱力學(xué)第一定律 １、無(wú)限小過(guò)程中熱力學(xué)第一定律的表達(dá)式 設(shè)某系統(tǒng)（質(zhì)量為１）經(jīng)歷一個(gè)無(wú)限小過(guò)程， 內(nèi)能改變量為 du: 正號(hào)表示系統(tǒng)內(nèi)能增加； 從外界吸熱 dQ: 正號(hào)表示系統(tǒng)從外界吸熱 。 由于熱量 Q和功 A并不是態(tài)函數(shù) ， 只是與過(guò)程有關(guān)的無(wú)限小量 ， 故用 δQ和 δA表示 ， 以和態(tài)函數(shù)的微量差相區(qū)別 。 又氣塊滿(mǎn)足準(zhǔn)靜力條件，即 epp?負(fù)號(hào)表示 δV與 δA符號(hào)相反 ， 系統(tǒng)膨脹時(shí) ，dV ?0， 外界作負(fù)功 。對(duì)于單位質(zhì)量的濕空氣系統(tǒng)，第一定律就成為 ?ddδ pTcQ V ?? ( 6. 1 .3 ) cV是濕空氣的比定容熱容， 為比體積，Q為單位質(zhì)量空氣的熱量。根據(jù)濕空氣狀態(tài)方程，以及比定容熱容 cp和比定容熱容 cV的關(guān)系 利用 pvp R T c c R? ? ? ?和可得到 pTRcQ V dd)(δ ????ppRTTcpdd ??pTcpTcQ pp d1dddδ ?? ????14 第二節(jié) 態(tài)函數(shù)和克拉柏龍－克勞修斯方程 一、態(tài)函數(shù) 對(duì)于Ｐ－Ｖ系統(tǒng)態(tài)函數(shù)包括溫度、內(nèi)能、熵、焓、吉布斯函數(shù)、自由能等 15 １、熵 態(tài)函數(shù)熵Ｓ的定義為 其中， (dQ)Ｒ 表示無(wú)窮小可逆過(guò)程中，系統(tǒng)所吸收的熱量 (x0)和 (x)是系統(tǒng)給定的兩個(gè)平衡態(tài)，積分路線(xiàn)沿 (x0)到 (x)的任意可逆過(guò)程進(jìn)行， S0是初態(tài)時(shí)的熵， S是終態(tài)時(shí)的熵。 3）定壓比熱 cp ppp THTQC ????????? ＝）（d?17 吉布斯函數(shù) 1）定義 TSPVUG ???2）吉布斯函數(shù)判據(jù)： 把熱力學(xué)第一、二定律一并考慮，可得判據(jù) V dpSdTdG ???若過(guò)程是等溫、等壓的，則有 0?dG可用來(lái)判定自發(fā)化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行的方向 18 熵和焓都是廣延量，總熵和總焓與系統(tǒng)的質(zhì)量或摩爾數(shù)成正比。 比熵和比焓的計(jì)算通常以 p、 T為自變量 ， 因此將它們寫(xiě)成以下的全微分形式 ， ppsTTssTpddd ?????????????????? ( 6. 1 .2 2 ) pphTThhTpddd ?????????????????? ( 6. 1 .2 3 ) 19 二、相變潛熱與比焓 有一系統(tǒng)質(zhì)量為 1，假設(shè)相變過(guò)程中由 1相變化到同溫同壓的 2相，根據(jù)熱力學(xué)第一定律，
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