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文檔簡介
17.3熱力學(xué)第一定律
對理想氣體等值過程的應(yīng)用2
理想氣體的內(nèi)能變化只與系統(tǒng)始末溫度有關(guān),而與過程無關(guān)?;蛘哒f理想氣體內(nèi)能是溫度的單值函數(shù)1
理想氣體的狀態(tài)方程。3熱力學(xué)第一定律,
能量相互轉(zhuǎn)化定律。2一定容過程定容過程:氣體的體積保持不變,即V恒定,dV=0V=恒量,dV=0,dA=pdV=0T2T1pVOab在定容過程中,系統(tǒng)對外不作功,外界傳給氣體的熱量全部用來增加氣體的內(nèi)能。理想氣體的內(nèi)能是溫度的單值函數(shù)。3二定壓過程定壓過程:氣體的壓強保持不變,即p恒定,dp=0p=恒量,dp=012pOV2V1V等壓過程中系統(tǒng)吸收的熱量:一部分用來增加系統(tǒng)的內(nèi)能,一部分用來對外做功。4三等溫過程T=恒量,dT=0,dE=0等溫過程中系統(tǒng)吸收的熱量全部轉(zhuǎn)化為對外做功,系統(tǒng)內(nèi)能保持不變。pVp1p2IIIOV2V15解(1)例1質(zhì)量為3.2克、壓強為1大氣壓、溫度為27C的氧氣,先等體升壓到3個大氣壓,再等溫膨脹降壓到1大氣壓,然后又等壓壓縮使體積縮小一半;試求:(1)氧氣在全過程中內(nèi)能的改變量、所作的功和吸收的熱量;(2)氧氣的狀態(tài)變化過程p-V圖。10等體升壓到3大氣壓吸熱6解(1)20
等溫膨脹降壓到1大氣壓吸熱例1質(zhì)量為3.2克、壓強為1大氣壓、溫度為27C的氧氣,先等體升壓到3個大氣壓,再等溫膨脹降壓到1大氣壓,然后又等壓壓縮使體積縮小一半;試求:(1)氧氣在全過程中內(nèi)能的改變量、所作的功和吸收的熱量;(2)氧氣的狀態(tài)變化過程p-V圖。7解(1)30等壓壓縮使體積縮小一半放熱例1質(zhì)量為3.2克、壓強為1大氣壓、溫度為27C的氧氣,先等體升壓到3個大氣壓,再等溫膨脹降壓到1大氣壓,然后又等壓壓縮使體積縮小一半;試求:(1)氧氣在全過程中內(nèi)能的改變量、所作的功和吸收的熱量;(2)氧氣的狀態(tài)變化過程p-V圖。8解(1)內(nèi)能的改變量所作的功吸收的熱量例1質(zhì)量為3.2克、壓強為1大氣壓、溫度為27C的氧氣,先等體升壓到3個大氣壓,再等溫膨脹降壓到1大氣壓,然后又等壓壓縮使體積縮小一半;試求:(1)氧氣在全過程中內(nèi)能的改變量、所作的功和吸收的熱量;(2)氧氣的狀態(tài)變化過程p~V圖。9解(1)內(nèi)能的改變量所作的功吸收的熱量方法二例1質(zhì)量為3.2克、壓強為1大氣壓、溫度為27C的氧氣,先等體升壓到3個大氣壓,再等溫膨脹降壓到1大氣壓,然后又等壓壓縮使體積縮小一半;試求:(1)氧氣在全過程中內(nèi)能的改變量、所作的功和吸收的熱量;(2)氧氣的狀態(tài)變化過程p~V圖。10解(2)例1質(zhì)量為3.2克、壓強為1個大氣壓、溫度為27C的氧氣,先等體升壓到3個大氣壓,再等溫膨脹降壓到1大氣壓,然后又等壓壓縮使體積縮小一半;試求:(1)氧氣在全過程中內(nèi)能的改變量、所作的功和吸收的熱量;(2)氧氣的狀態(tài)變化過程p-V圖。30等壓壓縮使體積縮小一半20
等溫膨脹降壓到1大氣壓10等體升壓到3大氣壓S0S1
ΔQ=1247J吸熱S1S2
ΔQ=822J吸熱S2S3
ΔQ=-1309J放熱p(atm)Vp0p1S0S1S2V0V3V21311.53S311例21mol雙原子理想氣體經(jīng)圖示的兩個不同過程(1-4-2)和(1-3-2)由狀態(tài)1→2,P2=2P1,V2=2V1,該氣體Cv=5R/2,狀態(tài)1溫度為T1,求兩個過程從外界吸收的熱量。解:142等容、等壓pp2p1O1423VV2V1144214212解:132等壓、等體pp2p1O1423VV2V1133213214213四絕熱過程絕熱過程:系統(tǒng)不與外界交換熱量的過程。dQ=0絕熱過程中系統(tǒng)對外做功全部是以系統(tǒng)內(nèi)能減少為代價的。氣體絕熱自由膨脹Q=0,W=0,△E=0氣體真空14絕熱過程:系統(tǒng)不與外界交換熱量的過程。dQ=0絕熱過程方程的推導(dǎo)聯(lián)立消去dT--
泊松方程兩邊求導(dǎo)絕熱過程狀態(tài)方程理想氣體狀態(tài)方程15絕熱線與等溫線比較等溫膨脹絕熱膨脹絕熱線比等溫線更陡。絕熱線等溫線16絕熱線與等溫線比較膨脹相同的體積,絕熱比等溫壓強下降得快。等溫膨脹絕熱膨脹絕熱線比等溫線更陡物理概念上的理解設(shè)膨脹相同的體積dV壓強的下降僅僅來自于分子數(shù)密度的降低壓強的下降不僅來自于分子數(shù)密度的降低,同時還有溫度的降低絕熱線等溫線17絕熱過程中功的計算由功的定義(1)
熱一定律,Q=0絕熱過程方程(2)對外的功:--請接著往下看證明18--
多方過程的功19五多方過程過程方程:(1)多方過程的功:(2)多方過程的摩爾熱容:--介于絕熱和等溫過程中間的過程。-
-請接著往下看證明20根據(jù)狀態(tài)方程多方過程兩邊求導(dǎo)dT整理21--多方指數(shù)等壓過程等溫過程絕熱過程等容過程22過程特征過程方程AΔEQ摩爾熱容等容V=CA=0p/T=C0νCVΔTΔECV=iR/2等壓p=CV/T=CνRΔTνCVΔTνCpΔTCp=(i+2)R/2等溫T=CdE=0pV=CνRln(V2/V1)0ACT∞絕熱dQ=0pVγ=CνCVΔT00多方pVn=CνCVΔTA+ΔE23例3
如圖,1mol單原子理想氣體,由狀態(tài)a(p1,V1)先等壓加熱至體積增大一倍(b),再等容加熱至壓力增大一倍(c),最后再經(jīng)絕熱膨脹,使其溫度降至初始溫度(d)。試求:(1)狀態(tài)d的體積Vd;(2)整個過程對外所作的功;(3)整個過程吸收的熱量。解:(1)
根據(jù)題意p根據(jù)物態(tài)方程再根據(jù)絕熱方程OV2p1p1V12V1abcd24(2)
整個過程對外所作的功OV2p1p1V12V1abcd25(3)
整個過程吸收的熱量方法一:根據(jù)整個
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