大学物理(上) 第5章-热力学基础.pdf
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1、第5章热力学基础万物之美科学之理本章知识要点02 N 03 N 041 05功热量内能热力学第一定律等值过程循环过程循环效率热机热泵卡诺循环热力学第二定律可逆与不可逆过程 燧加原理目录第一节功热量第二节热力学第一定律第三节循环过程卡诺循环第四节热力学第二定律第一节功热量功 功是能量传递和转换的量度,它引起系统热运动状态的变化。系统作功 是通过物体作宏观位移来完成的。常用符号W表示。1、功的计算气缸内的气压大于外界大气压,气体膨胀推动气缸活塞对外作功。F压强 P=S4第一节功热量活塞与器壁间无摩擦P(b)图5-1准静态做功过程d W=Fd l=pSd ld W=pd V注意:作功与过程有关.第一
2、节功热量练一练如图所示,已知图中画不同斜线的两部分的面积分别 为S和S?,那么(1)如果气体的膨胀过程为。一1一。,则气体对外做功卬=Si+邑;(2)如果气体进行21的循 环过程,则它对外做功卬二.S.6第一节功热量热量D通过传热方式传递能量的量度,系统和外界之间存在温差而发生的 能量传递。热量是过程量功与热量的异同(1)都是过程量:与过程有关;(2)功与热量的物理本质不同。分子热运动宏观运动分子热运动热量分子热运动目录第一节功热量第二节热力学第一定律第三节循环过程卡诺循环第四节热力学第二定律第二节热力学第一定律热力学第一定律q=e2-ew系统从外界吸收的热量,一部分使系统 的内能增加,另一部
3、分使系统对外界做功。Q=E2-EX+W=/E+W物理意义(1)能量转换和守恒定律。(2)实验经验总结,自然界的普遍规律。9第二节热力学第一定律准静态过程 Q=石+p pd V微变过程 d Q=dE+dW=d+pd V第一定律的符号规定QAEW+系统吸热内能增加系统对外界做功系统放热内能减少外界对系统做功10第二节热力学第一定律历史上的第一类永动机第一类永动机:即不 从外界吸收能量,而 不断对外作功的机械。第一类永动机违 反能量守恒定律11第二节热力学第一定律热力学第定律对等值过程的应1.等容(体)过程 P特性 V=常量过程方程 PT1=常量 dV=O dW=O由热力学第一定律d Qv=d EP
4、l(P2,V/)A l(Pi,V,7)o V VQv=E=一LrAT-Mmi 2系统从外界吸收的热量全部用来增加气体内能12第二节热力学第一定律热力学第一定律对等值过程的应等容摩尔热容:Imo l理想气体在等体 过程中吸收热量d2v,使温度升高dr,其摩尔定体热容为:%g=黑单位Jmo KidQv=Cyd TP2(P2,V,5)pi Li,v,n)O V v对 v mo l 理想气体 d Qv=d E=vCVmd T由热力学第一定律 Qv=vCvm(T2 4)二石2 4第二节热力学第一定律热力学第定律对等值过程的应Qv=yCVm(T2-7=E2-El=AE对于理想气体:E=v-R(T2-T0可
5、见:Gz只与自由度力有关,与T无关。14第二节热力学第一定律热力学第一定律对等值过程的应用A1.等容(体)过程等体升压pPlPl(P2,V2)J(MT)等体降压P PiPiv v-v V0总放热-。2净吸热 Q40第三节循环过程卡诺循环(a)(a)热机的功热转化示意图;放热(b)(b)蒸汽机的工作原理图41第三节循环过程卡诺循环热泵的效率局J温热源低温热源(取绝对值)制冷系数|w|Q-d制热系数%WI42第三节循环过程卡诺循环(a)(a)热泵热功转换示意图;Cb)(b)热泵工作原理图43第三节循环过程卡诺循环练一练汽油机可近似看成如图循环过程(Ot t。循环),其中 AB和CD为绝热过程,求此
6、循环效率.解1 Qda=1-Qbc=1 SF Cv(Tc-Tb)44第三节循环过程卡诺循环又BC和DA是绝热过程:曳。,空=伍第三节循环过程卡诺循环卡诺循环1824年法国的年青工程师卡诺提出一 个工作在两热源之间的理想循环卡诺 循环.图575萨迪卡诺卡诺不仅给出了热机效率的理论极限值;还提出了著名的卡诺定理.第三节循环过程卡诺循环卡诺循环D卡诺循环是由两个准静态等温过程和两个准静态绝热 过程组成.47第三节循环过程卡诺循环卡诺循环效率卡诺循环A-B等温膨胀B-C绝热膨胀 C D等温压缩 D-A绝热压缩48第三节循环过程卡诺循环卡诺循环效率A 8等温膨胀吸热21=Qab=vRTx ln-c。等温
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