可逆過程與可逆過程體積功的計算

1、2.8 可逆過程與可逆過程體積功的計算,1. 可逆過程與不可逆過程,例如：p外= p-dp， 則系統(tǒng)會無限緩慢地膨脹；,再如：t外=t- dt ,系統(tǒng)會放熱q 給環(huán)境。,系統(tǒng)內(nèi)部及系統(tǒng)與環(huán)境間在一系列無限接近平衡條件下進行的過程稱為可逆過程。,狀態(tài)1狀態(tài)2,自然界發(fā)生的任何變化都是不可逆過程。,對于不可逆過程，無論采取何種措施使系統(tǒng)恢復原狀時，都不可能使環(huán)境也恢復原狀.,系統(tǒng)復原,環(huán)境復原,系統(tǒng)復原,環(huán)境不可能復原,對可逆過程：,2 可逆過程體積功的計算公式,3 理想氣體恒溫可逆過程,解:,a. 反抗 50kpa 的恒外壓一次膨脹到末態(tài)。,c.恒溫可逆膨脹到末態(tài),b.先反抗100 kpa 的恒

2、外壓膨脹到中間平衡態(tài)，再反抗 50kpa 恒外壓膨脹到末態(tài)。,w= w1 + w2 = - 4.158 kj,始末態(tài)相同，途徑不同，功不同,途徑a、b、c所做的功在 p-v 圖中的表示,系統(tǒng)對環(huán)境做功,可逆過程做最大功(-w),恒溫可逆膨脹途徑所做的功在 p-v 圖中的表示,恒溫壓縮過程環(huán)境所做的功在 p-v 圖中的表示,環(huán)境對系統(tǒng)做功,可逆過程做最小功(w),總結(jié)，可逆過程的特點： 推動力無限小，系統(tǒng)內(nèi)部及系統(tǒng)和環(huán)境間都無限接近平衡，進行得無限慢， (2)過程結(jié)束后，系統(tǒng)若沿原途徑逆向進行恢復到始態(tài)，則環(huán)境也同時復原。 (3) 可逆過程系統(tǒng)對環(huán)境做最大功, 環(huán)境對系統(tǒng)做最小功。,4. 理想氣

3、體絕熱可逆過程,絕熱可逆過程 qr=0：,cv,m為定值，與溫度無關：,絕熱可逆過程體積功的計算,方法二:,方法一：,由絕熱可逆過程方程求出終態(tài)溫度t2，再求體積功.,例19：某雙原子理想氣體1mol從始態(tài)350k，200kpa經(jīng)過如下四個不同過程達到各自的平衡態(tài)，求各過程的q，w，u及h。 (1)恒溫可逆膨脹到50kpa (2)恒溫反抗50kpa恒外壓膨脹至平衡 (3)絕熱可逆膨脹到50kpa (4)絕熱反抗50kpa恒外壓膨脹至平衡。,n=1mol pg, t1=350k p1 = 200 kpa,n=1mol pg, t2= 350k p2 = 50 kpa,(1)dt=0,可逆,是理想

4、氣體,(2)恒溫反抗50kpa恒外壓膨脹至平衡,=-2.183 kj,n=1mol pg, t1=350k p1 = 200 kpa,n=1mol pg, t2= 350k p2 = 50 kpa,是理想氣體,(3)絕熱可逆膨脹到50kpa,n=1mol pg, t1=350k p1 = 200 kpa,n=1mol pg, t2= ? p2 = 50 kpa, q=0,(4)絕熱反抗50kpa恒外壓膨脹至平衡,n=1mol pg, t1=350k p1 = 200 kpa,n=1mol pg, t2= ? p2 = 50 kpa, q=0,u=w,有系統(tǒng)如下圖,已知容器及隔板絕熱良好，抽去隔

5、板后a、b混合達到平衡，試求：混合過程的,例20(混合過程)：,單原子pg,a + 雙原子pg,b pt2v=15m3,*,例16：求1000k下，下列反應的,已知298.15k，下列熱力學數(shù)據(jù)：,-74.81 -285.83 -393.51 0,35.31 33.58 37.10 28.82,/kjmol-1,/jmol-1k-1,已知298.15k時，水的摩爾蒸發(fā)焓為44.01kjmol-1,若在溫度區(qū)間 t1 到t2 范圍內(nèi)，反應物或產(chǎn)物有相變化,ch4(g) h2o(g) co2(g) h2(g),ch4(g) h2o(l) co2(g) h2(g),ch4(g) + 2h2o(g) = co2(g) + 4h2(g),t1 =1000k,設計過程,t2=298.15k,恒容過程(dv= 0),恒壓過程(dp= 0),恒溫可逆過程 (dt= 0,可逆),自由膨脹過程 (p環(huán)=0),絕熱可逆過程 ( qr = 0),常見pg單純pvt變化過程：,恒溫不可逆過程 (dt= 0),絕熱不可逆過程 ( q = 0),q w u h,=0,=0,=0,=0,=0,=0,=0,=0,恒溫自由膨脹過程 (p環(huán)=0),=0,=0,=0,=0,對一定量的理想氣體，下列過程能否進行？,吸熱而溫度不變,恒壓下絕熱膨脹,