物理化学气体可逆膨胀压缩过程理想气体绝热可逆过程方程试.pptx

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1、气体恒温膨胀过程的不同途径的体积功a:返回下下张幻灯片例1第1页/共13页请同学们自己分析:按 3 种途径进行对应的一步压缩,三步压缩和无限多步压缩使系统状态复原,哪种途径消耗的压缩功最小？该压缩功与最大膨胀功有何关系？结论一:当始,终态确定的条件下,功与途径有关.其中无限多步膨胀途径,系统对环境作最大功！功是途径函数！结论二:当始,终态确定的条件下,逆向的无限多步压缩途径,环境对系统作最小功!并且与膨胀时的最大功相等!第2页/共13页3.可逆体积功可逆过程的定义:在一系列无限接近平衡条件下进行的过程,热力学中称为可逆过程.可逆过程的条件:系统内外的强度性质只能相差无限小,且无摩擦力.T=T(

2、环环)dT(非绝热时非绝热时)系统与环境间无限接近热平衡系统与环境间无限接近热平衡p=p(环环)dp(非刚壁时非刚壁时)系统与环境间无限接近力平衡系统与环境间无限接近力平衡 (其它强度性质视过程类型而定其它强度性质视过程类型而定)可逆过程的特性:过程无限慢过程无限慢,时间无限长时间无限长;系统对环境作功最大系统对环境作功最大,环境对系统作功最小环境对系统作功最小;正向逆向功相抵正向逆向功相抵(热亦然热亦然),系统环境都复原系统环境都复原.第3页/共13页可逆过程是理想化的,其意义在热力学第二定律中十分突出;自然界中发生的实际过程都是不可逆过程.发生不可逆过程后,无法在使系统状态复原时,也使环境

3、的状态复原.此时环境状态必然发生了对应于功转化为热的变化(混乱度增大了).时间之矢不回返！可逆体积功:(“+”压缩,“”膨胀)用内压代替外压求可逆体积功;p=f(V)关系视具体途径而异.第4页/共13页a虽然 pdV 中仅包含状态函数 p 和 V,可逆体积功的大小仍与具体的可逆途径有关.2pVV1V21b可逆途径 a:p=f1(V)可逆途径 b:p=f2(V)对理想气体,恒温,可逆过程p=f(V)=nRT/VpVV1V212第5页/共13页恒外压途径恒容过程 V=0自由膨胀过程 p(环)=0凝聚系统(不含气相)V 0恒压过程 可逆过程 体积功的计算式小结:例2第6页/共13页体积功为零的几种过

4、程:恒容过程刚性容的化学反应自由膨胀过程气体向真空膨胀凝聚系统相变过程 体积变化忽略不计例3 例4 例5 例6 例7 例10 例11 第7页/共13页可逆过程的 p=f(V)关系称为可逆过程方程,随具体途径而异;对理想气体可逆恒温过程 p=nRT/V.2 理想气体绝热可逆过程方程可逆膨胀或压缩过程是在系统内外压力相差无限小的条件下进行的,可用内压代替外压求可逆体积功.第8页/共13页91.理想气体可逆绝热过程方程dQ=0,dUdW,理想气体 dU=nCV,mdT 过程可逆 dWpdV nCV,mdT pdV dlnT=(1)dlnV第9页/共13页TV1=常数利用理想气体状态方程,又可得以上三

5、式应用条件:封闭系统封闭系统,W 0,理想气体理想气体,绝热绝热,可逆过程可逆过程.常见错误常见错误:将上式用于将上式用于绝热非可逆绝热非可逆过程过程!称作理想气体的绝热指数 ln(T/T1)=ln(V/V1)1 T/T1=(V/V1)1 又 Cp,mCV,mR第10页/共13页或2.可逆绝热功的计算不论可逆与否,绝热过程的功总可以用 W=U 来进行计算,这种方法往往较容易.第11页/共13页理想气体的绝热可逆线与恒温可逆线的比较:绝热可逆 p-V线斜率 p=C/V (p/V)S =C/V 1 =p/V 恒温可逆 p-V线斜率 p=C/V (p/V)T =C/V 2 =p/V因 1,|(p/V)S|(p/V)T|即体积膨胀时绝热线的压力下降更快,这是因为绝热时系统不能从环境获取热量,消耗内能作功而导致温度下降.第12页/共13页13感谢您的观看！第13页/共13页