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1、4.1.1 4.1.1 准静态过程准静态过程和过程曲线和过程曲线准静态过程准静态过程可以用可以用 P-V P-V 图中图中曲线曲线表示表示（平衡过程）平衡过程）平衡态可以用平衡态可以用 P-V P-V 图中图中点点表示表示气体气体dlF准静态过程准静态过程0Vp(p1V1T1)(p2V2T2).第第4 4章章 热力学基础热力学基础4-1 4-1 准静态过程准静态过程 功功 热量热量14.1.2 4.1.2 体积功体积功 体积功体积功A0 系统系统对外做功对外做功A0 0 Q Q 00从外界吸收热量从外界吸收热量系统向外界放热系统向外界放热4.2.1 4.2.1 内能内能系统内所有粒子各种能量的
2、总和系统内所有粒子各种能量的总和在热力学领域，在热力学领域， 系统内所有分子热运动动能和分子间相互系统内所有分子热运动动能和分子间相互作用势能的总和称为作用势能的总和称为系统内能系统内能，用用E E表示。表示。内能是状态量内能是状态量通常一般气体通常一般气体理想气体的内能是理想气体的内能是温度的单值函数温度的单值函数4-2 4-2 热力学第一定律热力学第一定律34.2.2 4.2.2 热力学第一定律热力学第一定律热力学第一定律热力学第一定律或或A,QA,Q均为过程量。对一无穷小过程均为过程量。对一无穷小过程:这里这里因而因而积分形式积分形式包括热现象在内的包括热现象在内的能量守恒定律能量守恒定
3、律*4 热容量热容量 热容量热容量:摩尔热容量摩尔热容量定压摩尔热容量定压摩尔热容量定体摩尔热容量定体摩尔热容量热容量与过程有关热容量与过程有关定压热容量定压热容量定体热容量定体热容量比比热容热容c5或或pp2p10V4. 3. 1 等体过程等体过程过程方程过程方程由热力学第一定律由热力学第一定律吸热吸热内能内能功功等体吸热等体吸热所以所以4-3 4-3 理想气体的三个等值过程理想气体的三个等值过程64. 3. 2 等压过程等压过程过程方程过程方程或或pV1V2V07又又所以所以迈耶公式迈耶公式泊松比泊松比4.3.3 4.3.3 等温过程等温过程过程方程过程方程或或0V1V2Vpp1p28由热
4、力学第一定律由热力学第一定律4-4 4-4 准静态绝热过程准静态绝热过程特征：特征：由由取全微分取全微分由热力学第一定律由热力学第一定律代入上式代入上式以上两式相除以上两式相除过程方程如何？过程方程如何？ （P P与与v v函数关系如何？函数关系如何？）9绝热过程方程绝热过程方程绝热过程系统对外做功绝热过程系统对外做功pV0绝热线绝热线等温线等温线绝热线比等温线陡绝热线比等温线陡等温等温：绝热：绝热：多方过程多方过程10过程过程等容等容等压等压等温等温绝热绝热 多方过程多方过程11p p0 0V V0 0V V0 0理想气体绝热自由膨胀理想气体绝热自由膨胀热平衡后的压强热平衡后的压强p=?p=
5、?绝热绝热: :方法方法1 1方法方法2 2绝热绝热又不做功又不做功热力学第一定律热力学第一定律内能不变内能不变所以温度不变所以温度不变由理想气体状态方程由理想气体状态方程哪种方法对？哪种方法对？练习：练习：12 例例.如如图图，总总体体积积为为40L的的绝绝热热容容器器，中中间间用用一一隔隔热热板板隔隔开开，隔隔板板重重量量忽忽略略，可可以以无无摩摩擦擦的的自自由由升升降降。A、B两两 部部 分分 各各 装装 有有 1mol的的 氮氮 气气 ， 它它 们们 最最 初初 的的 压压 强强 是是1.013*105Pa，隔隔板板停停在在中中间间，现现在在使使微微小小电电流流通通过过B中中的的电电阻
6、阻而而缓缓缓缓加加热热，直直到到A部部分分气气体体体体积积缩缩小小到到一一半半为为止止，求求在在这这一一过过程程中中：(1)B中中气气体体的的过过程程方方程程，以以其其体体积和温度的关系表示；积和温度的关系表示；(2)两部分气体各自的最后温度；两部分气体各自的最后温度；(3)B中气体吸收的热量？中气体吸收的热量？iAB（1）解：解：活塞上升过程中，活塞上升过程中，B 中气体的过程方程为：中气体的过程方程为：13（2）（3）144-5 4-5 循环过程循环过程 卡诺循环卡诺循环4.5.1 4.5.1 循环过程及其效率循环过程及其效率总吸热总吸热Q1总放热总放热Q2做功做功A热机热机效率效率（Q1
7、,Q2为绝对为绝对值值）Q放放逆循环逆循环A0pV0（A代数和）代数和）（Q代数和）代数和）（A代数和）代数和）（Q代数和）代数和）15p0VV1V2p1p2例：例： 已知：已知： 常温理想气体常温理想气体 1 mol H2求：求：解：解：采用那种方法好？采用那种方法好？分析哪段吸热分析哪段吸热只有只有吸热吸热16制冷机的制冷系数制冷机的制冷系数4.5.2 4.5.2 卡诺循环卡诺循环卡诺循环：卡诺循环： 两条等温线和两条绝热线组成。两条等温线和两条绝热线组成。povT1T2abcd等温等温abcd绝热绝热bcda两式相除两式相除一台一台可逆机，正循环为热机，可逆机，正循环为热机，逆循环为制冷
8、机。逆循环为制冷机。17卡诺正循环效率卡诺正循环效率卡诺定理：卡诺定理：（1 1）工作在两个恒温热源之间的卡诺热机（即可逆热机）工作在两个恒温热源之间的卡诺热机（即可逆热机），其效率最高。，其效率最高。 （2 2） 工作在两个恒温热源之间的所有卡诺热机工作在两个恒温热源之间的所有卡诺热机（即可逆热机）的效率相等。只与温度有关，与工作（即可逆热机）的效率相等。只与温度有关，与工作物质无关。物质无关。同理同理卡诺逆循环系数卡诺逆循环系数后面可以证明该定理后面可以证明该定理18吸放热判断：吸放热判断：吸热吸热放热放热pV0绝热线绝热线pV0绝热线绝热线先放热后吸热先放热后吸热先吸热后放热先吸热后放热等压线等压线19
