《热力学基础级》PPT课件.ppt

开尔文开尔文克劳修斯克劳修斯卡诺卡诺一、内能一、内能 功和热量功和热量实际气体内能：实际气体内能：所有分所有分子热运动的动能子热运动的动能和和分子间势能分子间势能的总和。的总和。理想气体内能理想气体内能内能是状态量内能是状态量,是状态参量是状态参量T的单值函数。的单值函数。7-1 7-1 内能内能 功和热量功和热量 准静态过程准静态过程内能是状态参量内能是状态参量T、V的单值函数。的单值函数。系统内能改变的两种方式系统内能改变的两种方式:1、做功可以改变系统的状态、做功可以改变系统的状态 摩擦升温（机械功）、电加热（电功）摩擦升温（机械功）、电加热（电功）功是过程量功是过程量2、热量传递可以改变系统的内能热量传递可以改变系统的内能 热量是过程量热量是过程量使系统的状态改变，传热和作功是等效的。使系统的状态改变，传热和作功是等效的。1 cal=4.18 J 1 J=0.24 cal 当热力学系统在外界影响下，从一个状态到另一个状态的当热力学系统在外界影响下，从一个状态到另一个状态的变化过程，称为变化过程，称为热力学过程热力学过程，简称，简称过程过程。热力学过程热力学过程:2.非静态过程非静态过程1.1.准静态过程准静态过程 二、准静态过程二、准静态过程准静态过程：系统从一平衡态到另一平衡态，如果过程中所有准静态过程：系统从一平衡态到另一平衡态，如果过程中所有中间态都可以近似地看作平衡态的过程。中间态都可以近似地看作平衡态的过程。非静态过程：系统从一平衡态到另一平衡态，过程中所有中间非静态过程：系统从一平衡态到另一平衡态，过程中所有中间态为非平衡态的过程。态为非平衡态的过程。pV图上，一点代表一个平衡图上，一点代表一个平衡态，一条连续曲线代表一个准态，一条连续曲线代表一个准静态过程静态过程。这条曲线的方程称为过程方程，准这条曲线的方程称为过程方程，准静态过程是一种理想的极限。静态过程是一种理想的极限。准静态过程准静态过程V1V2P1P2.试想一容器有某种气体处于某种状态，持续（如试想一容器有某种气体处于某种状态，持续（如:一粒一粒/秒）秒）向活塞上轻放沙粒，则气体从一种状态变为另一状态的过程可向活塞上轻放沙粒，则气体从一种状态变为另一状态的过程可近视为准静态过程。近视为准静态过程。放置沙粒放置沙粒一天以后一天以后三、准静态过程的功和热量三、准静态过程的功和热量当活塞移动微小位移当活塞移动微小位移dl时，时，系统对外界所作的元功为：系统对外界所作的元功为：系统体积由系统体积由V1变为变为V2，系统对外界作总功为：系统对外界作总功为：1、体积功的计算、体积功的计算:系统对外作正功；系统对外作正功；系统对外作负功；系统对外作负功；系统不作功。系统不作功。2、体积功的图示、体积功的图示 比较比较 a,b过程可知，功的数值不仅与初态和末态有关，过程可知，功的数值不仅与初态和末态有关，而且还依赖于所经历的中间状态，而且还依赖于所经历的中间状态，功与过程的路径有关功与过程的路径有关。功是过程量功是过程量由积分意义可知，功的大小等于由积分意义可知，功的大小等于pV 图上过程曲线图上过程曲线p(V)下的下的“面积面积”。元功：元功：由由I态到态到II态的功：态的功：准静态过程中热量的计算准静态过程中热量的计算2、热容法、热容法1、利用热力学第一定律、利用热力学第一定律一、热力学第一定律一、热力学第一定律 某一过程，系统从外界吸热某一过程，系统从外界吸热 Q Q，对外界做功，对外界做功 A A，系统内，系统内能从初始态能从初始态 E E1 1变为变为 E E2 2，则由能量守恒：，则由能量守恒：Q0，系统吸收热量；，系统吸收热量；Q0,系统对系统对外作正功；外作正功；A0,系统内能系统内能增加，增加，E0 ;放热时，放热时，Q0.热温比的积分只取决于初、末状态，与过程无关热温比的积分只取决于初、末状态，与过程无关微小过程微小过程1、熵是热力学系统的态函数熵是热力学系统的态函数2、某一状态的熵值只有相对意义某一状态的熵值只有相对意义3、系统熵变只取决于始态和末态系统熵变只取决于始态和末态引入新的态函数引入新的态函数克劳修斯熵，用克劳修斯熵，用S 表示表示4、熵值具有可加性熵值具有可加性说明说明:二、熵增加原理二、熵增加原理注意注意：熵增加是指孤立系统的所有物体的熵之和的增加熵增加是指孤立系统的所有物体的熵之和的增加 孤立系统内个别物体，熵也可能减少。孤立系统内个别物体，熵也可能减少。孤立系统中的可逆过程，其熵不变；孤立系统中的可逆过程，其熵不变；孤立系统中的不可逆过程，其熵要增加。孤立系统中的不可逆过程，其熵要增加。即自然过程进行的方向是熵增加的方向。即自然过程进行的方向是熵增加的方向。7-9 热力学第二定律的统计意义热力学第二定律的统计意义一、热力学第二定律的微观意义一、热力学第二定律的微观意义系统的热力学过程就是大量分子无序运动状态的变化系统的热力学过程就是大量分子无序运动状态的变化功变热过程、热传递过程、气体自由膨胀过程功变热过程、热传递过程、气体自由膨胀过程大量分子从大量分子从无序程度较小无序程度较小（或（或有序有序）的运动状态向）的运动状态向无序程度大无序程度大（或（或无序无序）的运动状态转化）的运动状态转化热力学第二定律的微观意义热力学第二定律的微观意义一切自然过程总是沿着无序性增大的方向进行。一切自然过程总是沿着无序性增大的方向进行。2、玻尔兹曼熵、玻尔兹曼熵自然过程是向微观状态数（热力学概率）自然过程是向微观状态数（热力学概率）增大的方向进行。增大的方向进行。引入引入态函数熵态函数熵在孤立系统中所进行的自然过程总是沿着熵增大的方向记性，平在孤立系统中所进行的自然过程总是沿着熵增大的方向记性，平衡态对应于熵最大的状态，即衡态对应于熵最大的状态，即熵增加原理熵增加原理。熵的微观意义是系统内分子热运动无序性的量度熵的微观意义是系统内分子热运动无序性的量度熵具有可加性熵具有可加性玻尔兹曼熵玻尔兹曼熵在维也纳的中央坟场，玻耳兹曼的墓碑上在维也纳的中央坟场，玻耳兹曼的墓碑上没有墓志铭，只有玻耳兹曼的这个公式没有墓志铭，只有玻耳兹曼的这个公式CF