第八章习题课选讲例题.ppt

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1、第八章第八章 热力学基础热力学基础物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）热力学习题课选讲例题热力学习题课选讲例题 1.准静态过程准静态过程 从一个平衡态到另一平衡态所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经过的每一中间状态均可近似当作平衡态的过程.准静态过程在准静态过程在平衡态平衡态 p V 图上可用一条曲线来表示图上可用一条曲线来表示2.准静态过程功的计算准静态过程功的计算（功（功是是过程量）过程量）3.热量热量：热量是高温物体向低温物体传递的能量热量是高温物体向低温物体传递的能量.（热量也是过程量）（热量也是过程量）摩尔热容摩尔热容：1mol理想气体温度升高

2、理想气体温度升高1度所吸收的热度所吸收的热量量.（与具体的过程有关）（与具体的过程有关）第八章第八章 热力学基础热力学基础物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）热力学习题课选讲例题热力学习题课选讲例题 理想气体内能变化与理想气体内能变化与 的关系的关系 5.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 系统从外界吸收的热量，一部系统从外界吸收的热量，一部分使系统的内能增加，另一部分使系统对外界做功分使系统的内能增加，另一部分使系统对外界做功.Q=E2-E1+W 对于无限小过程对于无限小过程 dQ=dE+dW（注意注意：各物理量符号的规定）：各物理量符号的规定）内能是内能是状态量状

3、态量 E=E(T)4.理想气体的内能：理想气体的内能：理想气体不考虑分子间的相互理想气体不考虑分子间的相互作用，其内能只是分子的无规则运动能量（包括分子内作用，其内能只是分子的无规则运动能量（包括分子内原子间的振动势能）的总和，是温度的单值函数原子间的振动势能）的总和，是温度的单值函数.第八章第八章 热力学基础热力学基础物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）热力学习题课选讲例题热力学习题课选讲例题等体等体 等压等压 等温等温 绝热绝热过程过程过程特点过程特点过程过程方程方程热热一律一律内能变化内能变化摩尔热容摩尔热容第八章第八章 热力学基础热力学基础物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）热

4、力学习题课选讲例题热力学习题课选讲例题 6.循环循环:系统经过一系列状态变化后，又回到原来系统经过一系列状态变化后，又回到原来的状态的过程叫循环的状态的过程叫循环.循环可用循环可用 pV 图上的一条闭合曲图上的一条闭合曲线表示线表示.热机效率热机效率 热机热机:顺时针顺时针方向进行的循环方向进行的循环致冷系数致冷系数 致冷机致冷机:逆时针逆时针方向进行的循环方向进行的循环卡诺卡诺热机效率热机效率卡诺卡诺致冷机致冷机致冷系数致冷系数 卡诺循环卡诺循环:系统只和两系统只和两个恒温热源进行热交换的个恒温热源进行热交换的准静态循环过程准静态循环过程.第八章第八章 热力学基础热力学基础物理学教程物理学教

5、程（第二版）（第二版）热力学习题课选讲例题热力学习题课选讲例题 开尔文表述开尔文表述开尔文表述开尔文表述:不可能制造出这样一种循环工作的热不可能制造出这样一种循环工作的热机，它只使单一热源冷却来做功，而不放出热量给其他机，它只使单一热源冷却来做功，而不放出热量给其他物体，或者说不使外界发生任何变化物体，或者说不使外界发生任何变化.克劳修斯表述克劳修斯表述克劳修斯表述克劳修斯表述 不可能把热量从低温物体自动传到高不可能把热量从低温物体自动传到高温物体而不引起外界的变化温物体而不引起外界的变化.7.热力学第二定律热力学第二定律8.可逆过程与不可逆过程可逆过程与不可逆过程 在系统状态变化过程中，如果

6、逆过程能重复正过程在系统状态变化过程中，如果逆过程能重复正过程的每一状态的每一状态,而不引起其他变化而不引起其他变化,这样的过程叫做这样的过程叫做可逆可逆过程过程.反之称为反之称为不可逆不可逆过程过程.热力学第二定律的热力学第二定律的实质实质：自然界一切与热现象有关自然界一切与热现象有关的实际宏观过程都是不可逆的的实际宏观过程都是不可逆的.第八章第八章 热力学基础热力学基础物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）热力学习题课选讲例题热力学习题课选讲例题9.卡诺定理卡诺定理 1）在相同高温热源和低温热源之间工作的任意工在相同高温热源和低温热源之间工作的任意工作物质的可逆机都具有相同的效率作物质的

7、可逆机都具有相同的效率.2）工作在相同的高温热源和低温热源之间的一切工作在相同的高温热源和低温热源之间的一切不可逆机的效率都不可能大于可逆机的效率不可逆机的效率都不可能大于可逆机的效率.10.熵熵:在可逆过程中，系统从状态在可逆过程中，系统从状态A改变到状态改变到状态B，其热温比的积分是一态函数其热温比的积分是一态函数熵熵的增量的增量.熵增原理：熵增原理：孤立系统的熵永不减少孤立系统的熵永不减少 .孤立孤立系统中的系统中的可逆可逆过程，其熵不变；过程，其熵不变；孤立系统中的孤立系统中的不不可逆过可逆过程，其熵要增加程，其熵要增加.第八章第八章 热力学基础热力学基础物理学教程物理学教程（第二版）

8、（第二版）热力学习题课选讲例题热力学习题课选讲例题VPAB*o答答：（：（B）例例 一定量的理想气体，由平衡态一定量的理想气体，由平衡态 A B，则则无论经过什么过程，系统必然：无论经过什么过程，系统必然：A）对外作正功；对外作正功；B）内能增加；内能增加；C）从外界吸热；从外界吸热；D）向外界放热。向外界放热。功功和和热量都是过程量热量都是过程量,始末状态确定后，不同过始末状态确定后，不同过程，功和热量是不同的程，功和热量是不同的;而内能是状态量只决定于始而内能是状态量只决定于始末状态末状态,与过程无关与过程无关.第八章第八章 热力学基础热力学基础物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）热力

9、学习题课选讲例题热力学习题课选讲例题 例例 一定量的理想气体从体积一定量的理想气体从体积 膨胀到体积膨胀到体积 分别经过如下的过程，其中吸热最多的过程是什么过分别经过如下的过程，其中吸热最多的过程是什么过程？（程？（A-BA-B等压过程；等压过程；A-CA-C 等温过程；等温过程；A-DA-D 绝热过程）绝热过程）解解ABCD第八章第八章 热力学基础热力学基础物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）热力学习题课选讲例题热力学习题课选讲例题PVACBD等温等温绝热绝热过程内能增量E/J作功W/J吸热Q/JAB050BC-50CD-50-150DAABCD 循环效率循环效率 例例 一定量理想气体的

10、一定量理想气体的循环过程如循环过程如 PV 图所示，图所示，请填写表格中的空格请填写表格中的空格.50500-100150015025%第八章第八章 热力学基础热力学基础物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）热力学习题课选讲例题热力学习题课选讲例题 例：例：一定量的理想气体经历一定量的理想气体经历 acb 过程时吸热过程时吸热 200 J，则经历则经历acbda 过程时，吸热多少过程时，吸热多少？解解ebad1414c第八章第八章 热力学基础热力学基础物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）热力学习题课选讲例题热力学习题课选讲例题VPAB*O12绝热绝热例：例：讨论理想气体下图过程中，各过程

11、讨论理想气体下图过程中，各过程 的正负的正负。A BA 2 BA 1 B第八章第八章 热力学基础热力学基础物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）热力学习题课选讲例题热力学习题课选讲例题 例例 已知已知 2 mol 氦气氦气 先等压先等压膨胀体积倍增，后绝热膨胀至原温度。膨胀体积倍增，后绝热膨胀至原温度。1）画画 PV 图图pVABCo20402）在这过程中氦气在这过程中氦气吸热吸热3）A-B-C 过程氦气的内能过程氦气的内能 变化变化4）A-B-C 过程气体做的总功过程气体做的总功第八章第八章 热力学基础热力学基础物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）热力学习题课选讲例题热力学习题课选讲例

12、题 例例 设有设有 5 mol 的氢气，最初的压强为的氢气，最初的压强为 温温度为度为 ，求在下列过程中，把氢气压缩为原体积的，求在下列过程中，把氢气压缩为原体积的 1/10 需作的功需作的功:1）等温过程，）等温过程，2）绝热过程）绝热过程.3）经这）经这两过程后，气体的压强各为多少？两过程后，气体的压强各为多少？解解 1）等温过程）等温过程2）氢气为双原子气体）氢气为双原子气体12常量常量第八章第八章 热力学基础热力学基础物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）热力学习题课选讲例题热力学习题课选讲例题3）对等温过程）对等温过程对绝热过程对绝热过程,有有12常量常量第八章第八章 热力学基础热

13、力学基础物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）热力学习题课选讲例题热力学习题课选讲例题Op123V解解 1):1 2 例例 1mol 双原子分子理想气体经过如图的过程，其双原子分子理想气体经过如图的过程，其中中1 2 为直线过程为直线过程、2 3 为绝热过程、为绝热过程、3 1 为等温过为等温过程程.已知已知 T1,T2=2T1,V3=8V1 .求：求：1）各过程的功、各过程的功、热量和内能变化；热量和内能变化；2）此循环热机效率此循环热机效率.第八章第八章 热力学基础热力学基础物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）热力学习题课选讲例题热力学习题课选讲例题2 33 1Op123V解解:2）

14、第八章第八章 热力学基础热力学基础物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）热力学习题课选讲例题热力学习题课选讲例题补充题补充题：（选择题：（选择题 18）过程）过程pTbc0两过程两过程 和和 关系关系pVbc0过程过程过程过程第八章第八章 热力学基础热力学基础物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）热力学习题课选讲例题热力学习题课选讲例题 图中两卡诺循环图中两卡诺循环 吗吗？第八章第八章 热力学基础热力学基础物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）热力学习题课选讲例题热力学习题课选讲例题 例例 一定量的理想气体，在一定量的理想气体，在 P T 图上经历如图所图上经历如图所示的循环过程示的循环

15、过程 abcda，其中其中 ab、cd 为两个绝热过程，为两个绝热过程，求：求：该循环过程的效率。该循环过程的效率。（K）b （atm）cda300400bcda第八章第八章 热力学基础热力学基础物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）热力学习题课选讲例题热力学习题课选讲例题 a b 等压进气过程等压进气过程 b c 绝热压缩过程绝热压缩过程 c d 爆炸爆炸等体升压过程等体升压过程 d e 绝热膨胀过程绝热膨胀过程 e b 排气口开等体降压排气口开等体降压 b a 等压排气过程等压排气过程 例：例：证明奥托循环的效率为证明奥托循环的效率为（设工质可视为理想气体）。（设工质可视为理想气体）。a

16、bcde奥托奥托循环过程循环过程第八章第八章 热力学基础热力学基础物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）热力学习题课选讲例题热力学习题课选讲例题bcdeW解解：b c 绝热过程绝热过程 d e 绝热过程绝热过程第八章第八章 热力学基础热力学基础物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）热力学习题课选讲例题热力学习题课选讲例题 问：问：一条等温线与一条绝热线能否有两个交点？一条等温线与一条绝热线能否有两个交点？答：答：不可能不可能.因为因为,若一条等温线若一条等温线与一条绝热线有两个交点，与一条绝热线有两个交点，则两条曲线构成了一个循则两条曲线构成了一个循环过程，它仅从单一的热环过程，它仅从单一的热源吸热，且全部转换为功，源吸热，且全部转换为功，热机效率达热机效率达100%，违背了，违背了热力学第二定律的开尔文热力学第二定律的开尔文说法，所以不成立说法，所以不成立.第八章第八章 热力学基础热力学基础物理学教程物理学教程（第二版）（第二版）热力学习题课选讲例题热力学习题课选讲例题例例 下列四个假想的循环过程，哪个可行？下列四个假想的循环过程，哪个可行？pV绝热绝热等温等温（A）op绝热绝热绝热绝热（C）VopV等温等温绝热绝热（B）opV绝热绝热绝热绝热等温等温（D）o