第1節(jié)熱力學(xué)的基本概念山東農(nóng)業(yè)大學(xué)課件

第六章熱力學(xué)風(fēng)力發(fā)電為了環(huán)境不受污染，也為解決一次性能源大量消耗終將導(dǎo)致枯竭的危險(xiǎn)，人們?cè)诓粩嗟膶で笮履茉?。第六章熱力學(xué)風(fēng)力發(fā)電1教學(xué)基本要求一、重要概念：內(nèi)能、功、熱量、熵。四、熱力學(xué)定律：熱力學(xué)第零定律、熱力學(xué)第一定律、熱力學(xué)第二定律、熵增加原理。五、熱力學(xué)循環(huán)：熱機(jī)、制冷機(jī)；熱機(jī)效率、制冷系數(shù)；卡諾循環(huán)。二、熱力學(xué)過程：準(zhǔn)靜態(tài)過程、可逆過程、不可逆過程。三、過程應(yīng)用：等體、等壓、等溫、絕熱。教學(xué)基本要求一、重要概念：內(nèi)能、功、熱量、熵。四、熱力學(xué)定律2一、熱力學(xué)系統(tǒng)※熱力學(xué)——宏觀描述給出宏觀物體熱現(xiàn)象的規(guī)律，從能量觀點(diǎn)出發(fā)，分析研究物態(tài)變化過程中熱功轉(zhuǎn)換的關(guān)系和條件.※氣體動(dòng)理論——微觀描述研究大量粒子的熱運(yùn)動(dòng)，應(yīng)用模型假設(shè)和統(tǒng)計(jì)方法.第一節(jié)熱力學(xué)的基本概念一、熱力學(xué)系統(tǒng)※熱力學(xué)——宏觀描述給出宏觀物體31.熱力學(xué)系統(tǒng)熱力學(xué)系統(tǒng)分為四類：(1)孤立系統(tǒng):與外界沒有物質(zhì)和能量交換的系統(tǒng)(2)封閉系統(tǒng):與外界沒有物質(zhì)交換,只有能量交換的系統(tǒng)(3)開放系統(tǒng):與外界既有能量交換又有物質(zhì)交換的系統(tǒng)在熱力學(xué)中，把被研究的宏觀物質(zhì)（氣、液、固）稱熱力學(xué)系統(tǒng)。其外界又稱為環(huán)境。(4)絕熱系統(tǒng):與外界沒有熱量交換的封閉系統(tǒng)1.熱力學(xué)系統(tǒng)熱力學(xué)系統(tǒng)分為四類：(1)孤立系統(tǒng):與外界沒4氣體壓強(qiáng)p

：作用于容器壁上單位面積的正壓力（力學(xué)描述）.單位：

體積V

:氣體所能達(dá)到的最大空間（幾何描述）

溫度T

:物體冷熱程度的量度（熱學(xué)描述）.

單位：溫標(biāo)（開爾文）.2.參量氣體壓強(qiáng)p：作用于容器壁上單位面積的正壓力（力學(xué)描述）53.參量遵從的規(guī)律物態(tài)方程：理想氣體平衡態(tài)宏觀參量間的函數(shù)關(guān)系.摩爾氣體常量對(duì)一定質(zhì)量的同種氣體理想氣體物態(tài)方程玻馬:T=C,pV=C蓋·呂薩克:p=C,

V/T=C查理:V=C，p/T=C3.參量遵從的規(guī)律物態(tài)方程：理想氣體平衡態(tài)宏觀參量間6真空膨脹二、平衡態(tài)一定量的氣體，在不受外界的影響下,經(jīng)過一定的時(shí)間,系統(tǒng)達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定的、宏觀性質(zhì)不隨時(shí)間變化的狀態(tài)稱為平衡態(tài).真空膨脹二、平衡態(tài)一定量的氣體，在不受外界的影響下,7平衡態(tài)的特點(diǎn)*(1)單一性（p、T處處相等）(3)自發(fā)過程的終點(diǎn)(2)物態(tài)的穩(wěn)定性—與時(shí)間無關(guān)(4)熱動(dòng)平衡平衡態(tài)的特點(diǎn)*(1)單一性（p、T處處相等）(3)自發(fā)過程的8三、準(zhǔn)靜態(tài)過程可逆過程(一)準(zhǔn)靜態(tài)過程：從一個(gè)平衡態(tài)到另一平衡態(tài)所經(jīng)過的每一中間狀態(tài)均可近似當(dāng)作平衡態(tài)的過程.氣體活塞砂子12三、準(zhǔn)靜態(tài)過程可逆過程(一)準(zhǔn)靜態(tài)過程：從一個(gè)平衡態(tài)9準(zhǔn)靜態(tài)無摩擦過程為可逆過程可逆過程:在系統(tǒng)狀態(tài)變化過程中,如果逆過程能重復(fù)正過程的每一狀態(tài),而不引起其他變化,這樣的過程叫做可逆過程.（二）可逆過程與不可逆過程準(zhǔn)靜態(tài)無摩擦過程為可逆過程可逆過程:在系統(tǒng)狀態(tài)變化過程10

非準(zhǔn)靜態(tài)過程為不可逆過程不可逆過程：在不引起其他變化的條件下，不能使逆過程重復(fù)正過程的每一狀態(tài)，或者雖能重復(fù)但必然會(huì)引起其他變化，這樣的過程叫做不可逆過程。準(zhǔn)靜態(tài)過程（無限緩慢的過程），且無摩擦力、黏滯力或其他耗散力做功，無能量耗散的過程?？赡孢^程的條件非準(zhǔn)靜態(tài)過程為不可逆過程不可逆過程：在不引起11【可逆過程討論】

如果物質(zhì)系統(tǒng)從狀態(tài)甲變到狀態(tài)乙，它又能從狀態(tài)乙回復(fù)到狀態(tài)甲，并且回復(fù)過程中的每一狀態(tài)都是原先過程中狀態(tài)的重演；當(dāng)它回到狀態(tài)甲時(shí)，系統(tǒng)的外界也同時(shí)回復(fù)原狀態(tài)而并不留下任何變化痕跡，則原過程稱“可逆過程”。否則，便稱為“不可逆過程”。

自然界不存在嚴(yán)格的可逆過程，只能實(shí)現(xiàn)與可逆過程接近的過程，在可逆過程中，因不存在因摩擦使機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮艿膿p失，也不存在熱量從高溫物體直接傳入低溫物體時(shí)所引起的做功能力的損失。熱能動(dòng)力裝置中的實(shí)際過程，都是不可逆過程，但應(yīng)力求與可逆過程相接近。在分析研究中，有時(shí)把實(shí)際過程近似為可逆過程，以便于討論?！究赡孢^程討論】

如果物質(zhì)系統(tǒng)從狀態(tài)甲變到狀態(tài)乙，它又能從狀12四、內(nèi)能、功、熱量理想氣體的內(nèi)能為2AB1**2AB1**1.內(nèi)能（狀態(tài)量）內(nèi)能是狀態(tài)量—系統(tǒng)內(nèi)能的增量只與系統(tǒng)起始和終了狀態(tài)有關(guān)，與系統(tǒng)所經(jīng)歷的過程無關(guān)。四、內(nèi)能、功、熱量理想氣體的內(nèi)能為2AB1**2AB1**1132.功（非狀態(tài)量）準(zhǔn)靜態(tài)過程中的功：結(jié)論：做功與過程有關(guān)！2.功（非狀態(tài)量）準(zhǔn)靜態(tài)過程中的功：結(jié)論：做功與過程有關(guān)！14第1節(jié)熱力學(xué)的基本概念山東農(nóng)業(yè)大學(xué)課件15單位3.摩爾熱容量(2)等體摩爾熱容1mol理想氣體在等體過程中溫度升高1度(1K)吸收的熱量(1)摩爾熱容——1mol理想氣體溫度升高1度(1K)所吸收的熱量單位3.摩爾熱容量(2)等體摩爾熱容1mol理想氣體在等體1612(3)等壓摩爾熱容1mol理想氣體在等壓過程中溫度升高1度(1K)吸收的熱量.W單位12(3)等壓摩爾熱容1mol理想氣體在等壓過程中溫度升高17第六章熱力學(xué)風(fēng)力發(fā)電為了環(huán)境不受污染，也為解決一次性能源大量消耗終將導(dǎo)致枯竭的危險(xiǎn)，人們?cè)诓粩嗟膶で笮履茉?。第六章熱力學(xué)風(fēng)力發(fā)電18教學(xué)基本要求一、重要概念：內(nèi)能、功、熱量、熵。四、熱力學(xué)定律：熱力學(xué)第零定律、熱力學(xué)第一定律、熱力學(xué)第二定律、熵增加原理。五、熱力學(xué)循環(huán)：熱機(jī)、制冷機(jī)；熱機(jī)效率、制冷系數(shù)；卡諾循環(huán)。二、熱力學(xué)過程：準(zhǔn)靜態(tài)過程、可逆過程、不可逆過程。三、過程應(yīng)用：等體、等壓、等溫、絕熱。教學(xué)基本要求一、重要概念：內(nèi)能、功、熱量、熵。四、熱力學(xué)定律19一、熱力學(xué)系統(tǒng)※熱力學(xué)——宏觀描述給出宏觀物體熱現(xiàn)象的規(guī)律，從能量觀點(diǎn)出發(fā)，分析研究物態(tài)變化過程中熱功轉(zhuǎn)換的關(guān)系和條件.※氣體動(dòng)理論——微觀描述研究大量粒子的熱運(yùn)動(dòng)，應(yīng)用模型假設(shè)和統(tǒng)計(jì)方法.第一節(jié)熱力學(xué)的基本概念一、熱力學(xué)系統(tǒng)※熱力學(xué)——宏觀描述給出宏觀物體201.熱力學(xué)系統(tǒng)熱力學(xué)系統(tǒng)分為四類：(1)孤立系統(tǒng):與外界沒有物質(zhì)和能量交換的系統(tǒng)(2)封閉系統(tǒng):與外界沒有物質(zhì)交換,只有能量交換的系統(tǒng)(3)開放系統(tǒng):與外界既有能量交換又有物質(zhì)交換的系統(tǒng)在熱力學(xué)中，把被研究的宏觀物質(zhì)（氣、液、固）稱熱力學(xué)系統(tǒng)。其外界又稱為環(huán)境。(4)絕熱系統(tǒng):與外界沒有熱量交換的封閉系統(tǒng)1.熱力學(xué)系統(tǒng)熱力學(xué)系統(tǒng)分為四類：(1)孤立系統(tǒng):與外界沒21氣體壓強(qiáng)p

：作用于容器壁上單位面積的正壓力（力學(xué)描述）.單位：

體積V

:氣體所能達(dá)到的最大空間（幾何描述）

溫度T

:物體冷熱程度的量度（熱學(xué)描述）.

單位：溫標(biāo)（開爾文）.2.參量氣體壓強(qiáng)p：作用于容器壁上單位面積的正壓力（力學(xué)描述）223.參量遵從的規(guī)律物態(tài)方程：理想氣體平衡態(tài)宏觀參量間的函數(shù)關(guān)系.摩爾氣體常量對(duì)一定質(zhì)量的同種氣體理想氣體物態(tài)方程玻馬:T=C,pV=C蓋·呂薩克:p=C,

V/T=C查理:V=C，p/T=C3.參量遵從的規(guī)律物態(tài)方程：理想氣體平衡態(tài)宏觀參量間23真空膨脹二、平衡態(tài)一定量的氣體，在不受外界的影響下,經(jīng)過一定的時(shí)間,系統(tǒng)達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定的、宏觀性質(zhì)不隨時(shí)間變化的狀態(tài)稱為平衡態(tài).真空膨脹二、平衡態(tài)一定量的氣體，在不受外界的影響下,24平衡態(tài)的特點(diǎn)*(1)單一性（p、T處處相等）(3)自發(fā)過程的終點(diǎn)(2)物態(tài)的穩(wěn)定性—與時(shí)間無關(guān)(4)熱動(dòng)平衡平衡態(tài)的特點(diǎn)*(1)單一性（p、T處處相等）(3)自發(fā)過程的25三、準(zhǔn)靜態(tài)過程可逆過程(一)準(zhǔn)靜態(tài)過程：從一個(gè)平衡態(tài)到另一平衡態(tài)所經(jīng)過的每一中間狀態(tài)均可近似當(dāng)作平衡態(tài)的過程.氣體活塞砂子12三、準(zhǔn)靜態(tài)過程可逆過程(一)準(zhǔn)靜態(tài)過程：從一個(gè)平衡態(tài)26準(zhǔn)靜態(tài)無摩擦過程為可逆過程可逆過程:在系統(tǒng)狀態(tài)變化過程中,如果逆過程能重復(fù)正過程的每一狀態(tài),而不引起其他變化,這樣的過程叫做可逆過程.（二）可逆過程與不可逆過程準(zhǔn)靜態(tài)無摩擦過程為可逆過程可逆過程:在系統(tǒng)狀態(tài)變化過程27

非準(zhǔn)靜態(tài)過程為不可逆過程不可逆過程：在不引起其他變化的條件下，不能使逆過程重復(fù)正過程的每一狀態(tài)，或者雖能重復(fù)但必然會(huì)引起其他變化，這樣的過程叫做不可逆過程。準(zhǔn)靜態(tài)過程（無限緩慢的過程），且無摩擦力、黏滯力或其他耗散力做功，無能量耗散的過程。可逆過程的條件非準(zhǔn)靜態(tài)過程為不可逆過程不可逆過程：在不引起28【可逆過程討論】

如果物質(zhì)系統(tǒng)從狀態(tài)甲變到狀態(tài)乙，它又能從狀態(tài)乙回復(fù)到狀態(tài)甲，并且回復(fù)過程中的每一狀態(tài)都是原先過程中狀態(tài)的重演；當(dāng)它回到狀態(tài)甲時(shí)，系統(tǒng)的外界也同時(shí)回復(fù)原狀態(tài)而并不留下任何變化痕跡，則原過程稱“可逆過程”。否則，便稱為“不可逆過程”。

自然界不存在嚴(yán)格的可逆過程，只能實(shí)現(xiàn)與可逆過程接近的過程，在可逆過程中，因不存在因摩擦使機(jī)械能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮艿膿p失，也不存在熱量從高溫物體直接傳入低溫物體時(shí)所引起的做功能力的損失。熱能動(dòng)力裝置中的實(shí)際過程，都是不可逆過程，但應(yīng)力求與可逆過程相接近。在分析研究中，有時(shí)把實(shí)際過程近似為可逆過程，以便于討論?！究赡孢^程討論】

如果物質(zhì)系統(tǒng)從狀態(tài)甲變到狀態(tài)乙，它又能從狀29四、內(nèi)能、功、熱量理想氣體的內(nèi)能為2AB1**2AB1**1.內(nèi)能（狀態(tài)量）內(nèi)能是狀態(tài)量—系統(tǒng)內(nèi)能的增量只與系統(tǒng)起始和終了狀態(tài)有關(guān)，與系統(tǒng)所經(jīng)歷的過程無關(guān)。四、內(nèi)能、功、熱量理想氣體的內(nèi)能為2AB1**2AB1**1302.功（非狀態(tài)量）準(zhǔn)靜態(tài)過程中的功：結(jié)論：做功與過程有關(guān)！2.功（非狀態(tài)量）準(zhǔn)靜態(tài)過程中的功：結(jié)論：做功與過程有關(guān)！31第1