第三熱力學(xué)第一定律

第三熱力學(xué)第一定律第一頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一

熱力學(xué)研究的對(duì)象為熱力學(xué)系統(tǒng)。

熱力學(xué)系統(tǒng)的狀態(tài)隨時(shí)間變化的過(guò)程為熱力學(xué)過(guò)程。在過(guò)程中任意時(shí)刻，系統(tǒng)都無(wú)限地接近平衡態(tài)，因而任何時(shí)刻系統(tǒng)的狀態(tài)都可以當(dāng)平衡態(tài)處理，也就是說(shuō)，準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程是由一系列依次接替的平衡態(tài)所組成的過(guò)程。一、準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程1.什么是熱力學(xué)系統(tǒng)2.什么是熱力學(xué)過(guò)程3.什么是準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程第二頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一如果其中有一個(gè)狀態(tài)為非平衡態(tài)，則此過(guò)程為非準(zhǔn)靜過(guò)程。如果系統(tǒng)進(jìn)行的速度過(guò)快，系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生變化后，還未來(lái)得及恢復(fù)新的平衡態(tài)，系統(tǒng)又發(fā)生了變化，則該過(guò)程為非準(zhǔn)靜過(guò)程。例如：氣缸活塞壓縮的速度過(guò)快，氣體的狀態(tài)發(fā)生變化，還來(lái)不及恢復(fù)，P、V、T無(wú)確定關(guān)系，則此過(guò)程為非準(zhǔn)靜過(guò)程。第三頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一

對(duì)非常緩慢的過(guò)程可近似認(rèn)為是準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程。準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程中氣體的各狀態(tài)參量都有確定的值，可在P~V

圖上作出連續(xù)的過(guò)程曲線。第四頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一如果過(guò)程進(jìn)行的時(shí)間t>可視為準(zhǔn)靜過(guò)程；如果過(guò)程進(jìn)行的時(shí)間t<則為非準(zhǔn)靜過(guò)程；系統(tǒng)來(lái)得及恢復(fù)平衡態(tài)。系統(tǒng)來(lái)不及恢復(fù)平衡態(tài)。馳豫時(shí)間系統(tǒng)從非平衡態(tài)過(guò)渡到平衡態(tài)所用的時(shí)間。第五頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一

1.功是系統(tǒng)內(nèi)能變化的量度。系統(tǒng)作功是通過(guò)物體作宏觀位移來(lái)完成的。例如：氣缸內(nèi)的氣壓大于外界大氣壓，氣體膨脹推動(dòng)氣缸活塞對(duì)外作功。二、功2.氣體作功的計(jì)算由功的定義：第六頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一如果體積變化從V1—V2，在整個(gè)過(guò)程中氣體作功為：元功壓強(qiáng)第七頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一3.在P-V圖中曲線下的面積為功曲線下的面積：功的大小不僅取決于系統(tǒng)的始末狀態(tài)，且與系統(tǒng)經(jīng)歷的過(guò)程有關(guān).4.功是過(guò)程量第八頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一從圖中可看出，1-2與1-1’-2兩個(gè)過(guò)程的始末狀態(tài)相同，但過(guò)程曲線不同，兩條曲線下的面積不同，則作功也不同。第九頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一熱量是高溫物體向低溫物體傳遞的能量。熱量是系統(tǒng)內(nèi)能變化的量度，是過(guò)程量。如一杯80oC的熱水，向周?chē)鷾囟容^低的空氣放出熱量，這是一個(gè)過(guò)程，而說(shuō)這杯水具有多少熱量是錯(cuò)的，具有的是內(nèi)能，當(dāng)水溫度下降時(shí)，內(nèi)能也減小。2.熱量與溫度的區(qū)別熱量是系統(tǒng)內(nèi)能變化的量度，是過(guò)程量。溫度反映物體冷熱程度，是分子平均平動(dòng)動(dòng)能的標(biāo)志，是狀態(tài)量。1.概念§2熱量第十頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一c是比熱：1kg物質(zhì)升高1oC吸收的熱量；Mc是熱容：Mkg物質(zhì)升高1oC吸收的熱量；定義

c

為摩爾熱容：1mol氣體升高1

oC所吸收的熱量。熱量摩爾熱容還可寫(xiě)成1mol物質(zhì)升高單位溫度所吸收的熱量。3.熱量的計(jì)算第十一頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一

對(duì)于固體吸熱體積變化很小，用一個(gè)比熱即可。而氣體吸熱后，對(duì)不同的過(guò)程吸熱也不一樣。因此對(duì)不同過(guò)程引入不同的摩爾熱容。等容過(guò)程：引入等容摩爾熱容CV，表示在等容過(guò)程中，1mol氣體升高單位溫度所吸收的熱量。符號(hào)表示“元”，因?yàn)镼不是狀態(tài)函數(shù)，不能寫(xiě)成全微分d。第十二頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一等壓過(guò)程：引入等壓摩爾熱容CP，表示在等壓過(guò)程中，1mol氣體升高單位溫度所吸收的熱量。熱量熱量第十三頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一

熱力學(xué)第一定律實(shí)際上是包括熱現(xiàn)象在內(nèi)的能量守恒與轉(zhuǎn)換定律。一、規(guī)定內(nèi)能增量、功、熱量的正負(fù)1.內(nèi)能增量系統(tǒng)溫度升高系統(tǒng)溫度降低2.功體積膨脹系統(tǒng)對(duì)外界做正功。體積收縮系統(tǒng)對(duì)外界做負(fù)功。§3熱力學(xué)第一定律第十四頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一或外界對(duì)系統(tǒng)作功。3.熱量系統(tǒng)吸熱系統(tǒng)放熱二、熱力學(xué)第一定律

設(shè)一熱力學(xué)系統(tǒng)，初始時(shí)內(nèi)能為E1，如果系統(tǒng)吸熱，使系統(tǒng)內(nèi)能增加到E2，系統(tǒng)對(duì)外作功A。第十五頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一系統(tǒng)由能量守恒與轉(zhuǎn)換定律1.熱力學(xué)第一定律

系統(tǒng)吸收的熱量，轉(zhuǎn)變成系統(tǒng)的內(nèi)能和系統(tǒng)對(duì)外做的功。2.熱力學(xué)第一定律對(duì)微小過(guò)程的應(yīng)用第十六頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一符號(hào)表示“元”，因?yàn)镼、W不是狀態(tài)函數(shù)，不能寫(xiě)成全微分d。3.明確幾點(diǎn)①.注意內(nèi)能增量、功、熱量的正負(fù)規(guī)定。②.熱—功轉(zhuǎn)換不是直接進(jìn)行的，而是間接的，內(nèi)能是傳遞工具。系統(tǒng)吸熱后，先使內(nèi)能增加，再通過(guò)降低內(nèi)能對(duì)外作功。由，第十七頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一③.熱力學(xué)第一定律是從實(shí)驗(yàn)中總結(jié)出來(lái)的。外界對(duì)系統(tǒng)作功，使內(nèi)能增加，再通過(guò)內(nèi)能降低，系統(tǒng)放熱。所以?xún)?nèi)能是傳遞工具。第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)：即不從外界吸收能量，而不斷對(duì)外作功的機(jī)械。第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)違反能量守恒定律,即熱力學(xué)第一定律------------------不可能制造出來(lái)。第十八頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一等容過(guò)程也稱(chēng)等體過(guò)程。1.過(guò)程特點(diǎn)系統(tǒng)的體積不變2.過(guò)程方程3.過(guò)程曲線§4熱力學(xué)第一定律在等值過(guò)程中的應(yīng)用一、等容過(guò)程第十九頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一4.內(nèi)能增量5.功由于等容過(guò)程體積不變，P~V

圖曲線下的面積為0，氣體作功為0。6.熱量7.熱力學(xué)第一定律應(yīng)用第二十頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一等容摩爾熱容單原子分子氣體雙原子分子氣體意義：等容過(guò)程系統(tǒng)吸熱全部轉(zhuǎn)變成內(nèi)能。多原子分子氣體第二十一頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一內(nèi)能增量又可寫(xiě)成

此公式不僅適用于等容過(guò)程，對(duì)任何過(guò)程都適用。第二十二頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一二、等壓過(guò)程1.過(guò)程特點(diǎn)系統(tǒng)的壓強(qiáng)不變2.過(guò)程方程3.過(guò)程曲線第二十三頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一4.內(nèi)能增量5.功6.熱量7.熱力學(xué)第一定律應(yīng)用壓強(qiáng)不變第二十四頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一等壓摩爾熱容單原子分子氣體雙原子分子氣體Mayer邁耶公式第二十五頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一多原子分子氣體CP>CV的物理意義:

1mol理想氣體溫度升高1oC，對(duì)于等容過(guò)程,體積不變吸熱只增加系統(tǒng)內(nèi)能，而對(duì)于等壓過(guò)程除了增加系統(tǒng)內(nèi)能外，還要對(duì)外作功，所吸收的熱量要更多一些。第二十六頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一三、等溫過(guò)程1.過(guò)程特點(diǎn)系統(tǒng)的溫度不變2.過(guò)程方程3.過(guò)程曲線恒溫源第二十七頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一4.內(nèi)能增量5.功由理想氣體狀態(tài)方程等溫過(guò)程的功（1）第二十八頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一由過(guò)程方程則等溫過(guò)程的功（2）7.熱力學(xué)第一定律應(yīng)用等溫過(guò)程則意義：等溫過(guò)程系統(tǒng)吸熱全部用來(lái)對(duì)外作功。第二十九頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一四、絕熱過(guò)程1.過(guò)程特點(diǎn)系統(tǒng)與外界絕熱。無(wú)熱量交換。絕熱材料系統(tǒng)對(duì)外作功全部靠?jī)?nèi)能提供。絕熱過(guò)程摩爾熱容為0。第三十頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一2.內(nèi)能增量3.熱力學(xué)第一定律應(yīng)用

絕熱過(guò)程系統(tǒng)對(duì)外作功，全部是靠降低系統(tǒng)內(nèi)能實(shí)現(xiàn)的。絕熱過(guò)程第三十一頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一4.功由和上下同除以CV

,（1）第三十二頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一定義摩爾熱容比

則（2）由（3）有氣體絕熱膨脹氣體絕熱壓縮第三十三頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一例如壓縮空氣從噴嘴中急速?lài)姵?，氣體絕熱膨脹，溫度下降，甚至液化。再如氣缸活塞急速下壓，氣體絕熱壓縮,溫度升高，使乙醚燃燒。比熱比—摩爾熱容比單原子分子氣體第三十四頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一5.過(guò)程方程由熱力學(xué)第一定律的微小過(guò)程應(yīng)用公式雙原子分子氣體多原子分子氣體第三十五頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一由理想氣體狀態(tài)方程（2）全微分（3）（3）-（1）式（1）兩邊乘R有第三十六頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一由和兩邊同除以PV第三十七頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一積分（4）由（2）式與（4）消P（5）由（2）式與（4）消V（6）范圍：只適用于準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程。第三十八頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一6.過(guò)程曲線將絕熱線與等溫線比較(P-V圖上)。①.等溫線斜率②.絕熱線斜率全微分斜率第三十九頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一全微分絕熱線斜率與等溫線斜率比較絕熱線斜率是等溫線斜率的倍。絕熱線要比等溫線陡。意義：對(duì)于相同體積變化，等溫過(guò)程對(duì)外第四十頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一作功溫度不變，系統(tǒng)從外界吸收熱量，壓強(qiáng)P下降較慢；對(duì)于絕熱過(guò)程，系統(tǒng)對(duì)外作功全部靠?jī)?nèi)能提供，所以壓強(qiáng)下降得較快，曲線較陡。例：討論下列幾個(gè)過(guò)程溫度變化、內(nèi)能增量、功、熱量的正負(fù)。第四十一頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一1.等容降壓過(guò)程；2.等壓壓縮過(guò)程；3.絕熱膨脹過(guò)程；4.未知過(guò)程與等溫線有兩個(gè)交點(diǎn)。解答：1.等容降壓過(guò)程曲線下面積為0由第四十二頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一由熱力學(xué)第一定律2.等壓壓縮過(guò)程體積收縮，曲線下面積為負(fù)值。由放熱過(guò)程第四十三頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一由熱力學(xué)第一定律放熱3.絕熱膨脹過(guò)程由熱力學(xué)第一定律第四十四頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一4.未知過(guò)程與等溫線有兩個(gè)交點(diǎn)由于1、2點(diǎn)在等溫線上，由熱力學(xué)第一定律放熱第四十五頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一自由膨脹

特點(diǎn)：迅速來(lái)不及與外界交換熱量則Q=0

非準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程無(wú)過(guò)程方程

辦法：只能靠普遍的定律（熱律）自由膨脹絕熱熱律第四十六頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一自由膨脹理氣狀態(tài)方程能量守恒由因?yàn)樽杂膳蛎浰韵到y(tǒng)對(duì)外不作功即得第四十七頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一自由膨脹能量守恒思考：初態(tài)和末態(tài)溫度相同理氣第四十八頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一19.一定質(zhì)量的理想氣體,由狀態(tài)a經(jīng)b到達(dá)c,（如圖,abc為一直線）求此過(guò)程中。（1）氣體對(duì)外做的功；（2）氣體內(nèi)能的增加；（3）氣體吸收的熱量；(1atm=1.013×105Pa).第四十九頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一第五十頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一1.循環(huán)過(guò)程:系統(tǒng)經(jīng)歷一系列熱力學(xué)過(guò)程后又回到初態(tài)2.能量特點(diǎn)§6循環(huán)過(guò)程一、熱機(jī)循環(huán)與制冷循環(huán)第五十一頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一循環(huán)曲線所包圍的面積為系統(tǒng)做的凈功。循環(huán)曲線為閉合曲線。4.正循環(huán)與逆循環(huán)正循環(huán)循環(huán)曲線順時(shí)針。系統(tǒng)吸熱，對(duì)外做正功；返回時(shí)，系統(tǒng)放熱，對(duì)外做負(fù)功；循環(huán)面積為正值。正循環(huán)熱機(jī)3.循環(huán)曲線的特點(diǎn)第五十二頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一逆循環(huán)逆循環(huán)循環(huán)曲線逆時(shí)針。系統(tǒng)吸熱，對(duì)外做正功；返回時(shí)，系統(tǒng)放熱，對(duì)外做負(fù)功；循環(huán)面積為負(fù)值。制冷機(jī)第五十三頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一二、熱機(jī)效率1.什么是熱機(jī)

把熱能轉(zhuǎn)換成機(jī)械能的裝置稱(chēng)為熱機(jī)，如蒸汽機(jī)、汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)等。2.熱機(jī)工作特點(diǎn)需要一定工作物質(zhì)。需要兩個(gè)熱源。熱機(jī)是正循環(huán)工作的。正循環(huán)第五十四頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一3.工作示意圖高溫?zé)嵩碩1低溫?zé)嵩碩2熱機(jī)從高溫?zé)嵩次崃?，一部分轉(zhuǎn)變成功，另一部分放到低溫?zé)嵩础?.熱機(jī)效率由能量守恒

如果從高溫源吸取的熱量轉(zhuǎn)變成功越多，則熱機(jī)效率就越大。第五十五頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一熱機(jī)效率通常用百分?jǐn)?shù)來(lái)表示。說(shuō)明:Q1是系統(tǒng)在一個(gè)循環(huán)中吸收的總熱量,Q2是放出的總熱量,二者均為絕對(duì)值W是系統(tǒng)對(duì)外做的凈功W=Q1-Q2第五十六頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一三、致冷機(jī)

致冷機(jī)是逆循環(huán)工作的，是通過(guò)外界作功將低溫源的熱量傳遞到高溫源中。使低溫源溫度降低。逆循環(huán)例如：電冰箱、空調(diào)都屬于致冷機(jī)。第五十七頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一高溫?zé)嵩碩1低溫?zé)嵩碩21.工作示意圖致冷機(jī)是通過(guò)外界作功將低溫源的熱量傳遞到高溫源中，使低溫?zé)嵩礈囟冉档汀?.致冷系數(shù)如果外界做一定的功，從低溫源吸取的熱量越多，致冷效率越大。室外室內(nèi)第五十八頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一由能量守恒電冰箱的工作物質(zhì)為氟里昂12(CCL2F2)，氟里昂對(duì)大氣的臭氧層有破壞的作用，2005年我國(guó)將停止使用氟里昂作致冷劑。以保護(hù)臭氧層。溴化鋰致冷和半導(dǎo)體致冷已進(jìn)入市場(chǎng)。第五十九頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一例1：一熱機(jī)以1mol雙原子分子氣體為工作物質(zhì)，循環(huán)曲線如圖所示，其中AB為等溫過(guò)程，TA=1300K，TC=300K。求①.各過(guò)程的內(nèi)能增量、功、和熱量；②.熱機(jī)效率。

解:①A-B為等溫膨脹過(guò)程第六十頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一B-C為等壓壓縮過(guò)程吸熱第六十一頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一放熱第六十二頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一或由熱力學(xué)第一定律C-A為等容升壓過(guò)程放熱第六十三頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一②.熱機(jī)效率一個(gè)循環(huán)中的內(nèi)能增量為：經(jīng)過(guò)一個(gè)循環(huán)內(nèi)能不變。吸熱第六十四頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一第六十五頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一1.卡諾循環(huán)是由兩條等溫線和兩條絕熱線組成的循環(huán)。2.需要兩個(gè)熱源，高溫源T1和低溫源T2。3.不計(jì)摩擦、熱損失及漏氣，視為理想熱機(jī)。4.熱機(jī)效率為五、卡諾循環(huán)第六十六頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一1-2等溫膨脹過(guò)程吸熱3-4等溫收縮過(guò)程放熱第六十七頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一2-3與4-1為絕熱過(guò)程第六十八頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一2-3絕熱膨脹過(guò)程4-1絕熱收縮過(guò)程上兩式相比即第六十九頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一討論1.卡諾機(jī)必須有兩個(gè)熱源。熱機(jī)效率與工作物質(zhì)無(wú)關(guān)，只與兩熱源溫度有關(guān)。2.熱機(jī)效率不能大于1或等于1，只能小于1。第七十頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一如果為1則現(xiàn)在的技術(shù)還不能達(dá)到絕對(duì)0K；或這是不能實(shí)現(xiàn)的，因此熱機(jī)效率只能小于1。如果大于1，W>Q吸

則違反了能量守恒定律。第七十一頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一3.提高熱機(jī)效率的方法。使越小越好，但低溫?zé)嵩吹臏囟葹橥饨绱髿獾臏囟炔灰巳藶榈馗淖?，只能提高高溫?zé)嵩礈囟?。要求記住卡諾循環(huán)的三個(gè)特點(diǎn)1.2.絕熱曲線下的面積相等3.卡諾熱機(jī)效率在所有可能熱機(jī)中效率最大第七十二頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一高溫?zé)嵩碩1低溫?zé)嵩碩2第七十三頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一高溫?zé)嵩碩1低溫?zé)嵩碩2室內(nèi)制冷系數(shù):第七十四頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一本章小結(jié)習(xí)題課第七十五頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一第七十六頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一第七十七頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一1.熱機(jī)效率2.致冷系數(shù)3.卡諾機(jī)效率第七十八頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一例1：兩個(gè)循環(huán)過(guò)程，過(guò)程2

1—2等溫、2—3’等容、3’—4等壓、4—1絕熱。過(guò)程1

1—2等溫、2—3絕熱、3—4等壓、4—1絕熱。試比較哪個(gè)過(guò)程熱機(jī)效率高。第七十九頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一兩個(gè)過(guò)程吸熱是一樣的，但循環(huán)面積不同，循環(huán)過(guò)程作功不同，解答：第八十頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一例2：質(zhì)量M=28

g,溫度t=27°C，P=1atm的氮?dú)猓仁蛊涞葔号蛎浀皆瓉?lái)體積的2倍，再由體積不變的情況下，使壓強(qiáng)增大1倍，最后作等溫膨脹使壓強(qiáng)降為1atm。①.1、2、3、4態(tài)的狀態(tài)參量P、V、T。②.各過(guò)程中的內(nèi)能增量、功、熱量。求:第八十一頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一解：①M(fèi)=28

g注明:P的單位為atm,應(yīng)該為國(guó)際單位第八十二頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一1-2等壓膨脹過(guò)程或第八十三頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一2-3等容升壓過(guò)程第八十四頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一3-4等溫膨脹過(guò)程第八十五頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一例3：一定量的單原子分子理想氣體，從初態(tài)A出發(fā)，沿圖示直線過(guò)程變到另一狀態(tài)B，又經(jīng)過(guò)等容、等壓兩過(guò)程回到狀態(tài)A。求:（1）.A—B，B—C，C—A各過(guò)程中系統(tǒng)對(duì)外所作的功W，內(nèi)能增量及所吸收的熱量Q。第八十六頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一（2）.整個(gè)循環(huán)過(guò)程中系統(tǒng)對(duì)外所作的總功以及總熱量。解：(1)A—B過(guò)程（3）.熱機(jī)效率。第八十七頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一B—C過(guò)程第八十八頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一C—A過(guò)程第八十九頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一（3）熱機(jī)效率總功總熱量（2）第九十頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一1.汽缸內(nèi)貯有36g水蒸汽(視為理想氣體),經(jīng)abcda循環(huán)過(guò)程如圖所示.其中a-b、c-d為等容過(guò)程,b-c等溫過(guò)程,d-a等壓過(guò)程.試求:(1)Wda=?(2)DEab=?(3)循環(huán)過(guò)程水蒸氣作的凈功W=?(4)循環(huán)效率h=?(注:循環(huán)效率h=W/Q1,W為循環(huán)過(guò)程水蒸汽對(duì)外作的凈功,Q1為循環(huán)過(guò)程水蒸氣吸收的熱量,1atm=1.013105Pa)

第九十一頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一解:水的質(zhì)量水的摩爾質(zhì)量第九十二頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一第九十三頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一3.如圖所示，abcda為1mol單原子分子理想氣體的循環(huán)過(guò)程，求：(1)氣體循環(huán)一次，在吸熱過(guò)程中從外界共吸收的熱量；(2)氣體循環(huán)一次做的凈功；(3)證明TaTc=TbTd。第九十四頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一所吸熱為解：（１）過(guò)程ab和bc為吸熱過(guò)程。第九十五頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一(2)氣體循環(huán)一次做的凈功為圖中矩形面積第九十六頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一(3)證明TaTc=TbTd第九十七頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一4.如圖示，有一定量的理想氣體，從初狀態(tài)a（P1,V1）開(kāi)始，經(jīng)過(guò)一個(gè)等容過(guò)程達(dá)到壓強(qiáng)為P1/4的b態(tài)，再經(jīng)過(guò)一個(gè)等壓過(guò)程達(dá)到狀態(tài)c,最后經(jīng)等溫過(guò)程而完成一個(gè)循環(huán)，求該循環(huán)過(guò)程中系統(tǒng)對(duì)外作的功W和凈吸熱量Q。第九十八頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一解：設(shè)狀態(tài)C的體積為V2，則由a、c兩狀態(tài)的溫度相同，故有，又：循環(huán)過(guò)程而在ab等容過(guò)程中功在bc等壓過(guò)程中功第九十九頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一在ca的過(guò)程在整個(gè)循環(huán)過(guò)程系統(tǒng)對(duì)外作的功和吸收的熱量為負(fù)號(hào)說(shuō)明外界對(duì)系統(tǒng)作功、系統(tǒng)對(duì)外放熱。第一百頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一6.0.02kg的氦氣（視為理想氣體）,溫度由17°C升為27°C,若在升溫過(guò)程中,（1）體積保持不變；（2）壓強(qiáng)保持不變；（3）不與外界交換熱量,試分別求出氣體內(nèi)能的改變、吸收的熱量、外界對(duì)氣體作的功。第一百零一頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一第一百零二頁(yè)，共一百一十四頁(yè)，編輯于2023年，星期一7.一定量的剛性雙原子分子氣體,開(kāi)始時(shí)處于壓強(qiáng)為P0=1.0×105Pa,體積為V0=4×10-3m3,溫度為T(mén)0=300K的初態(tài),后經(jīng)等壓膨