东南大学《大学物理》课件-第13章.pdf

第十三章第十三章 热力学基础热力学基础物理学物理学第五版第五版热力学基础热力学基础第第 十十 三三 章章第十三章第十三章 热力学基础热力学基础物理学物理学第五版第五版213-1 13-1 准静态过程准静态过程 功功 热量热量13-2 13-2 热力学第一定律热力学第一定律 内能内能13-3 13-3 理想气体的等体过程和等压过程理想气体的等体过程和等压过程 摩尔热容摩尔热容13-4 13-4 理想气体的等温过程和绝热过程理想气体的等温过程和绝热过程13-0 13-0 教学基本要求教学基本要求本章目录本章目录第十三章第十三章 热力学基础热力学基础物理学物理学第五版第五版313-6 13-6 热力学第二定律的表述热力学第二定律的表述 卡诺定理卡诺定理13-7 13-7 熵熵 熵增加原理熵增加原理13-8 13-8 热力学第二定律热力学第二定律的统计意义的统计意义13-5 13-5 循环过程循环过程 卡诺循环卡诺循环本章目录本章目录第十三章第十三章 热力学基础热力学基础物理学物理学第五版第五版413-0 13-0 教学基本要求教学基本要求 一一 掌握掌握内能、功和热量等概念内能、功和热量等概念.理理解解准静态过程准静态过程.二二 掌握掌握热力学第一定律，热力学第一定律，理解理解理想理想气体的摩尔定体热容、摩尔定压热容，气体的摩尔定体热容、摩尔定压热容，能能分析计算理想气体在等体、等压、等温和分析计算理想气体在等体、等压、等温和绝热过程中的功、热量和内能的改变量绝热过程中的功、热量和内能的改变量.第十三章第十三章 热力学基础热力学基础物理学物理学第五版第五版5 三三 理解理解循环的意义和循环过程中的能循环的意义和循环过程中的能量转换关系，会计算卡诺循环和其它简单量转换关系，会计算卡诺循环和其它简单循环的效率循环的效率.四四 了解了解可逆过程和不可逆过程，可逆过程和不可逆过程，了解了解热力学第二定律和熵增加原理热力学第二定律和熵增加原理.13-0 13-0 教学基本要求教学基本要求第十三章第十三章 热力学基础热力学基础物理学物理学第五版第五版613-1 13-1 准静态过程准静态过程 功功 热量热量13-2 13-2 热力学第一定律热力学第一定律 内能内能13-3 13-3 理想气体的等体过程和等压过程理想气体的等体过程和等压过程 摩尔热容摩尔热容13-4 13-4 理想气体的等温过程和绝热过程理想气体的等温过程和绝热过程13-0 13-0 教学基本要求教学基本要求选择进入下一节：选择进入下一节：本章目录本章目录13-1 13-1 准静态过程准静态过程 功功 热量热量第十三章第十三章 热力学基础热力学基础物理学物理学第五版第五版1一一 准静态过程准静态过程（理想化的过程）（理想化的过程）从一个平衡态到另一平衡态所经过的每从一个平衡态到另一平衡态所经过的每一中间状态均可近似当作平衡态的过程一中间状态均可近似当作平衡态的过程.气体气体活塞活塞砂子砂子),(111TVp),(222TVp1V2V1p2ppVo1213-1 13-1 准静态过程准静态过程 功功 热量热量第十三章第十三章 热力学基础热力学基础物理学物理学第五版第五版2二二 功功（过程量）（过程量）1 功是能量传递和转换的量度，它引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起系统热运动状态的变化.2 准静态过程功的计算准静态过程功的计算13-1 13-1 准静态过程准静态过程 功功 热量热量第十三章第十三章 热力学基础热力学基础物理学物理学第五版第五版3lpSlFWdddVpWdd21dVVVpW注意：注意：作功与过程有关作功与过程有关.13-1 13-1 准静态过程准静态过程 功功 热量热量第十三章第十三章 热力学基础热力学基础物理学物理学第五版第五版41T2T21TT 三三 热热 量量（过程量过程量）通过传热方式传递能量的量度，系统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和外界之间存在温差而发生的能量传递.Q13-1 13-1 准静态过程准静态过程 功功 热量热量第十三章第十三章 热力学基础热力学基础物理学物理学第五版第五版5（1）都是都是过程量：与过程有关；过程量：与过程有关；（3）功与热量的物理本质不同功与热量的物理本质不同.1 cal=4.18 J ，1 J=0.24 cal功与热量的异同功与热量的异同（2）等效性：改变系统热运动状态作用相同；等效性：改变系统热运动状态作用相同；第十三章第十三章 热力学基础热力学基础物理学物理学第五版第五版613-1 13-1 准静态过程准静态过程 功功 热量热量13-2 13-2 热力学第一定律热力学第一定律 内能内能13-3 13-3 理想气体的等体过程和等压过程理想气体的等体过程和等压过程 摩尔热容摩尔热容13-4 13-4 理想气体的等温过程和绝热过程理想气体的等温过程和绝热过程13-0 13-0 教学基本要求教学基本要求选择进入下一节：选择进入下一节：本章目录本章目录13-2 13-2 内能内能 热力学第一定律热力学第一定律第十三章第十三章 热力学基础热力学基础物理学物理学第五版第五版1作机械功改变系统作机械功改变系统 状态的焦耳实验状态的焦耳实验AV作电功改变系统作电功改变系统 状态的实验状态的实验13-2 13-2 内能内能 热力学第一定律热力学第一定律第十三章第十三章 热力学基础热力学基础物理学物理学第五版第五版2 实验证明系统从状态实验证明系统从状态A 变化到状态变化到状态B，可以采用做功和传热的方法，不管经过可以采用做功和传热的方法，不管经过什么过程，只要始末状态确定，做功和什么过程，只要始末状态确定，做功和传热之和保持不变传热之和保持不变.一一 内能内能（状态量）（状态量）13-2 13-2 内能内能 热力学第一定律热力学第一定律第十三章第十三章 热力学基础热力学基础物理学物理学第五版第五版32AB1*pVo02121ABAABAQWBABABABAQWQW22112AB1*pVo13-2 13-2 内能内能 热力学第一定律热力学第一定律第十三章第十三章 热力学基础热力学基础物理学物理学第五版第五版4)(TEE 理想气体内能理想气体内能:表征系统状态的单值函数表征系统状态的单值函数，理想气体，理想气体的内能仅是温度的函数的内能仅是温度的函数.13-2 13-2 内能内能 热力学第一定律热力学第一定律第十三章第十三章 热力学基础热力学基础物理学物理学第五版第五版5 系统内能的增量只与系统的初态和末系统内能的增量只与系统的初态和末态有关，与系统所经历的过程无关态有关，与系统所经历的过程无关.021ABAECEAB2AB1*pVo2AB1*pVo13-2 13-2 内能内能 热力学第一定律热力学第一定律第十三章第十三章 热力学基础热力学基础物理学物理学第五版第五版6二二 热力学第一定律热力学第一定律WEEQ12 系统系统从外界吸收的热从外界吸收的热量，一部分使系统的内能量，一部分使系统的内能增加，另一部分使系统对增加，另一部分使系统对外界做功外界做功.12*pVo1V2VWEWEEQ1213-2 13-2 内能内能 热力学第一定律热力学第一定律第十三章第十三章 热力学基础热力学基础物理学物理学第五版第五版721dVVVpEQ准静态过程准静态过程VpEWEQddddd微变过程微变过程13-2 13-2 内能内能 热力学第一定律热力学第一定律第十三章第十三章 热力学基础热力学基础物理学物理学第五版第五版8WEWEEQ12+E系统吸热系统吸热系统放热系统放热内能增加内能增加内能减少内能减少系统对外界做功系统对外界做功外界对系统做功外界对系统做功第一定律的符号规定第一定律的符号规定QW13-2 13-2 内能内能 热力学第一定律热力学第一定律第十三章第十三章 热力学基础热力学基础物理学物理学第五版第五版9（1）能量转换和守恒定律能量转换和守恒定律.第一类永动机第一类永动机是不可能制成的是不可能制成的.（2）实验经验总结，自然界的普遍规律实验经验总结，自然界的普遍规律.物理意义物理意义第十三章第十三章 热力学基础热力学基础物理学物理学第五版第五版1013-1 13-1 准静态过程准静态过程 功功 热量热量13-2 13-2 热力学第一定律热力学第一定律 内能内能13-3 13-3 理想气体的等体过程和等压过程理想气体的等体过程和等压过程 摩尔热容摩尔热容13-4 13-4 理想气体的等温过程和绝热过程理想气体的等温过程和绝热过程选择进入下一节：选择进入下一节：13-5 13-5 循环过程循环过程 卡诺循环卡诺循环本章目录本章目录13-3 13-3 理想气体的等体和等压过程理想气体的等体和等压过程 摩尔热容摩尔热容第十三章第十三章 热力学基础热力学基础物理学物理学第五版第五版1 计算各等值过程的热量、功和内能的计算各等值过程的热量、功和内能的理论基础理论基础.RTpV（1）（理想气体的（理想气体的共性共性）21dVVVpEQVpEQddd（2）解决过程中能解决过程中能量转换的问题量转换的问题13-3 13-3 理想气体的等体和等压过程理想气体的等体和等压过程 摩尔热容摩尔热容第十三章第十三章 热力学基础热力学基础物理学物理学第五版第五版2)(TEE（3）（理想气体的状态函数）（理想气体的状态函数）（4）各等值过程的特性各等值过程的特性.13-3 13-3 理想气体的等体和等压过程理想气体的等体和等压过程 摩尔热容摩尔热容第十三章第十三章 热力学基础热力学基础物理学物理学第五版第五版3一一 等体过程等体过程 摩尔摩尔定体热容定体热容0d0dWV由热力学第一定律由热力学第一定律EQVdd特性特性 常量常量V)(11TVp,)(22TVp,2p1pVpVo过程方程过程方程 常量常量1PT13-3 13-3 理想气体的等体和等压过程理想气体的等体和等压过程 摩尔热容摩尔热容第十三章第十三章 热力学基础热力学基础物理学物理学第五版第五版4单位单位11KmolJ 摩尔摩尔定体热容定体热容:理想气体在等体理想气体在等体过程中吸收热量过程中吸收热量 ，使温度升高，使温度升高 ，其，其摩尔摩尔定体热容为定体热容为:mol1VQdTdTQCVVdd=m,TCQVVd=dm,13-3 13-3 理想气体的等体和等压过程理想气体的等体和等压过程 摩尔热容摩尔热容第十三章第十三章 热力学基础热力学基础物理学物理学第五版第五版5TCEQVVd=d=dm,1212m)(EETTCQVV,由热力学第一定律由热力学第一定律TQCVVdd=m,理想气体理想气体mol13-3 13-3 理想气体的等体和等压过程理想气体的等体和等压过程 摩尔热容摩尔热容第十三章第十三章 热力学基础热力学基础物理学物理学第五版第五版61E2EVQ1EVQ2E),(11TVp),(22TVp2p1pVpVo 等体等体升升压压 12),(11TVp),(22TVp2p1pVpVo 等体等体降降压压 1213-3 13-3 理想气体的等体和等压过程理想气体的等体和等压过程 摩尔热容摩尔热容第十三章第十三章 热力学基础热力学基础物理学物理学第五版第五版72V),(11TVp),(22TVpp1VpVo12二二 等压过程等压过程 摩尔摩尔定压热容定压热容过程方程过程方程 常量常量1VT由热力学第一定律由热力学第一定律WEQpddd特性特性 常量常量p)(12VVpW 功功W13-3 13-3 理想气体的等体和等压过程理想气体的等体和等压过程 摩尔热容摩尔热容第十三章第十三章 热力学基础热力学基础物理学物理学第五版第五版8 摩尔摩尔定压热容定压热容:理想气体在等压理想气体在等压过程中吸收热量过程中吸收热量 ，温度升高，温度升高 ，其，其摩尔摩尔定压定压热容为：热容为：mol 1pQdTdTCQppd=dm,TQCppdd=m,13-3 13-3 理想气体的等体和等压过程理想气体的等体和等压过程 摩尔热容摩尔热容第十三章第十三章 热力学基础热力学基础物