《(本科）物理学第七版13-4 理想气体的等温过程和绝热过程 多方过程.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《(本科）物理学第七版13-4 理想气体的等温过程和绝热过程 多方过程.ppt（26页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、课程主讲人：物理学第七版13-4 理想气体的等温过程和绝热过程 多方过程2第十三章第十三章 热力学基础热力学基础13-4 13-4 理想气体的等温过程和绝热过程理想气体的等温过程和绝热过程 多方过程多方过程物理学第七版一一 等温过程等温过程由热力学第一定律由热力学第一定律0dE恒温热源恒温热源TddWdTTQp V12)(11TVp,)(22TVp,1p2p1V2VpVoVd特征特征 常量常量T过程方程过程方程pV常量常量3第十三章第十三章 热力学基础热力学基础13-4 13-4 理想气体的等温过程和绝热过程理想气体的等温过程和绝热过程 多方过程多方过程物理学第七版VRTp21dVTTVQWp
2、 V21dVTTVRTQWVV12lnVVRT21lnppRT4第十三章第十三章 热力学基础热力学基础13-4 13-4 理想气体的等温过程和绝热过程理想气体的等温过程和绝热过程 多方过程多方过程物理学第七版EE12)(11TVp,)(22TVp,1p2p1V2VpVo等温等温膨胀膨胀W12)(11TVp,)(22TVp,1p2p1V2VpVoW等温等温压缩压缩TQTQ W WTT5第十三章第十三章 热力学基础热力学基础13-4 13-4 理想气体的等温过程和绝热过程理想气体的等温过程和绝热过程 多方过程多方过程物理学第七版)(111TVp,)(222TVp,121p2p1V2VpVo二二 绝
3、热过程绝热过程与外界无热量交换的过程与外界无热量交换的过程0dQ特征特征TCE,VddmVdaddWE 由热力学由热力学第一定律第一定律add0WE绝热的气缸壁和活塞绝热的气缸壁和活塞6第十三章第十三章 热力学基础热力学基础13-4 13-4 理想气体的等温过程和绝热过程理想气体的等温过程和绝热过程 多方过程多方过程物理学第七版)(12mTTCV,TCVTTdm21,21adVVWp Vam12()VWCTT,EW由热力学第一定律有由热力学第一定律有)(111TVp,)(222TVp,121p2p1V2VpVoWa7第十三章第十三章 热力学基础热力学基础13-4 13-4 理想气体的等温过程和
4、绝热过程理想气体的等温过程和绝热过程 多方过程多方过程物理学第七版)(2211mmmVpVpCCCVpV,1 12 2aW1pVpV若已知若已知 及及2211VpVp,)(2211m,aRVpRVpCWVRTpV 由由 可得可得8第十三章第十三章 热力学基础热力学基础13-4 13-4 理想气体的等温过程和绝热过程理想气体的等温过程和绝热过程 多方过程多方过程物理学第七版 绝热过程方程的推导绝热过程方程的推导EWQdd0d,TCVpVddm,RTpVTCVVRTVddm,)(111TVp,)(222TVp,121p2p1V2VpVo0Q9第十三章第十三章 热力学基础热力学基础13-4 13-4
5、 理想气体的等温过程和绝热过程理想气体的等温过程和绝热过程 多方过程多方过程物理学第七版TTVVd11dTTRCVVVddm,分离变量得分离变量得绝绝 热热 方方 程程TV1pVTp1常量常量常量常量常量常量TV1常量常量10第十三章第十三章 热力学基础热力学基础13-4 13-4 理想气体的等温过程和绝热过程理想气体的等温过程和绝热过程 多方过程多方过程物理学第七版)(111TVp,)(222TVp,121p2p1V2VpVoW绝热绝热膨胀膨胀)(111TVp,)(222TVp,121p2p1V2VpVoW绝热绝热压缩压缩1E2E1E2E W Waa11第十三章第十三章 热力学基础热力学基础
6、13-4 13-4 理想气体的等温过程和绝热过程理想气体的等温过程和绝热过程 多方过程多方过程物理学第七版三三 绝热线和等温线绝热线和等温线绝热绝热过程曲线的斜率过程曲线的斜率0dd1pVVpVAAVpVp)dd(apV常量常量12第十三章第十三章 热力学基础热力学基础13-4 13-4 理想气体的等温过程和绝热过程理想气体的等温过程和绝热过程 多方过程多方过程物理学第七版 绝热线的斜率大于等温线的斜率绝热线的斜率大于等温线的斜率.等温等温过程曲线的斜率过程曲线的斜率0ddpVVpAATVpVp)dd(pV常量常量ApBVAVApVoT0QVapTpBC常量常量13第十三章第十三章 热力学基础
7、热力学基础13-4 13-4 理想气体的等温过程和绝热过程理想气体的等温过程和绝热过程 多方过程多方过程物理学第七版 例例1 设有设有 5 mol 的氢气，最初温度的氢气，最初温度 ，压强压强 ，求下列过程中把氢气压缩，求下列过程中把氢气压缩为原体积的为原体积的 1/10 需做的功需做的功: （1）等温过程等温过程（2）绝热过程绝热过程 （3）经这两过程后，气体的经这两过程后，气体的压强各为多少？压强各为多少？Pa10013. 15C201T2T121p2p1V10122VVVpVo2p12TT 0QT2常量常量14第十三章第十三章 热力学基础热力学基础13-4 13-4 理想气体的等温过程和
8、绝热过程理想气体的等温过程和绝热过程 多方过程多方过程物理学第七版 解解 （1）等温过程等温过程J 1080. 2ln41212VVRTW（2）氢气为双原子分子氢气为双原子分子 气体气体由表查得由表查得 ，有，有41. 1K 753)(12112VVTT 已知：已知： 05005 mol 293 K 1.013 10 Pa 0.1 TpVV1T2T121p2p1V10122VVVpVo2p12TT 0QT2常量常量15第十三章第十三章 热力学基础热力学基础13-4 13-4 理想气体的等温过程和绝热过程理想气体的等温过程和绝热过程 多方过程多方过程物理学第七版)(12m,12TTCWV11m,
9、KmolJ 44.20VCJ1070. 4412W（3）对等温过程对等温过程Pa 1001.1)(62112VVpp对绝热过程，对绝热过程， 有有Pa 1055. 2)(62112VVpp1T2T121p2p1V10122VVVpVo2p12TT 0QT2常量常量16第十三章第十三章 热力学基础热力学基础13-4 13-4 理想气体的等温过程和绝热过程理想气体的等温过程和绝热过程 多方过程多方过程物理学第七版 例例2 氮气液化，把氮气放在一个绝热氮气液化，把氮气放在一个绝热的气缸中的气缸中. 开始时开始时, ,氮气的压强为氮气的压强为5050个标准个标准大气压、温度为大气压、温度为300K30
10、0K；经急速膨胀后，其；经急速膨胀后，其压强降至压强降至 1 1个标准大气压，从而使氮气液个标准大气压，从而使氮气液化化. 试问此时氮气的温度为多少？试问此时氮气的温度为多少？17第十三章第十三章 热力学基础热力学基础13-4 13-4 理想气体的等温过程和绝热过程理想气体的等温过程和绝热过程 多方过程多方过程物理学第七版 解解 氮气可视为理想气体，氮气可视为理想气体， 其液化过其液化过程为绝热过程程为绝热过程.氮气为双原子分子气体，由表查得氮气为双原子分子气体，由表查得 ，有，有40.1K0 .98)(/ ) 1(1212ppTTPa1001. 15051pK3001TPa1001. 152
11、p18第十三章第十三章 热力学基础热力学基础13-4 13-4 理想气体的等温过程和绝热过程理想气体的等温过程和绝热过程 多方过程多方过程物理学第七版 例例3 一气缸内有一定的水，缸壁由一气缸内有一定的水，缸壁由良良导导热材料制成热材料制成. 作用于活塞上的压强作用于活塞上的压强 摩擦不计摩擦不计. 开始时，活塞与水面接触开始时，活塞与水面接触. 若环境若环境 (热源热源) 温度非常缓慢地升高到温度非常缓慢地升高到 ， 问把问把单位质量的水汽化为水蒸气，内能改变多少？单位质量的水汽化为水蒸气，内能改变多少？Pa 10013. 15C100已知已知 汽化热汽化热16kgJ 1026. 2L密度密
12、度3mkg 040 1水3mkg 598. 0蒸气19第十三章第十三章 热力学基础热力学基础13-4 13-4 理想气体的等温过程和绝热过程理想气体的等温过程和绝热过程 多方过程多方过程物理学第七版解解 水汽化所需的热量水汽化所需的热量mLQ 水汽化后体积膨胀为水汽化后体积膨胀为)11(水蒸气mV水水水蒸气水蒸气 热源热源C100mp16kgJ 1026. 2L3mkg 040 1水3mkg 598. 0蒸气20第十三章第十三章 热力学基础热力学基础13-4 13-4 理想气体的等温过程和绝热过程理想气体的等温过程和绝热过程 多方过程多方过程物理学第七版)11(水蒸气pmmLWQE16kgJ
13、1009. 2)11(水蒸气pLmE)11(d水蒸气pmVpVpW21第十三章第十三章 热力学基础热力学基础13-4 13-4 理想气体的等温过程和绝热过程理想气体的等温过程和绝热过程 多方过程多方过程物理学第七版 例例4 当你打开啤酒瓶的盖子时，经常会发现当你打开啤酒瓶的盖子时，经常会发现白色的气雾从内冒出来白色的气雾从内冒出来. 这是为什么？这是为什么？解解 刚打开瓶盖时，由于瓶内的气体压强刚打开瓶盖时，由于瓶内的气体压强p较大，故较大，故会发生膨胀会发生膨胀. 因为时间极短，气体来不及与外界交因为时间极短，气体来不及与外界交换热量，所以该过程可视为绝热膨胀换热量，所以该过程可视为绝热膨胀
14、. 在此过程中，在此过程中，气体对外做功，内能减少，温度降低气体对外做功，内能减少，温度降低. 特别是从冰特别是从冰箱刚取出的啤酒，其温度较低，开瓶的瞬间，瓶内箱刚取出的啤酒，其温度较低，开瓶的瞬间，瓶内气体的温度再进一步降低，更容易凝结成雾状的小气体的温度再进一步降低，更容易凝结成雾状的小水珠水珠.22第十三章第十三章 热力学基础热力学基础13-4 13-4 理想气体的等温过程和绝热过程理想气体的等温过程和绝热过程 多方过程多方过程物理学第七版*四四 多方过程多方过程设想把绝热过程方程推广，即设想把绝热过程方程推广，即npVC式中式中n等于任意实数等于任意实数. . 这个过程称为这个过程称为
15、理想气理想气体多方过程方程体多方过程方程, ,n称为多方指数称为多方指数. .23第十三章第十三章 热力学基础热力学基础13-4 13-4 理想气体的等温过程和绝热过程理想气体的等温过程和绝热过程 多方过程多方过程物理学第七版npVC(1) (1) 当式中当式中 时，该方程时，该方程为理想气体绝热方程为理想气体绝热方程 ；,m,m(/)pVnCC 1pVC(2) (2) 当式中当式中n=1时，该方程为理想气体等温时，该方程为理想气体等温方程方程 ；2pVC(3) (3) 当式中当式中n=0时，该方程为理想气体等压时，该方程为理想气体等压方程方程 ；03pVpC(4) (4) 当式中当式中 时，
16、有时，有 , ,该方该方程为理想气体的等容方程程为理想气体的等容方程. .n 1/4np VVC24第十三章第十三章 热力学基础热力学基础13-4 13-4 理想气体的等温过程和绝热过程理想气体的等温过程和绝热过程 多方过程多方过程物理学第七版理想气体的多方过程还可以写为理想气体的多方过程还可以写为1nTVC多方过程中内能的增量仍为多方过程中内能的增量仍为1nnpTC理想气体在多方过程中做的功为理想气体在多方过程中做的功为,m21()VECTT1 122a1pVp VWn多方过程中吸收的热量为多方过程中吸收的热量为,m21()nQCTT,m,m()1nVnCCn25第十三章第十三章 热力学基础
17、热力学基础物理学第七版本章目录本章目录选择进入下一节：选择进入下一节：13-1 13-1 准静态过程准静态过程 功功 热量热量13-2 13-2 热力学第一定律热力学第一定律 内能内能13-3 13-3 理想气体的等容过程和等压过程理想气体的等容过程和等压过程 摩尔热容摩尔热容13-4 13-4 理想气体的等温过程和绝热过程理想气体的等温过程和绝热过程 多方过程多方过程13-0 13-0 教学基本要求教学基本要求26第十三章第十三章 热力学基础热力学基础物理学第七版本章目录本章目录选择进入下一节：选择进入下一节：13-6 13-6 热力学第二定律的表述热力学第二定律的表述 卡诺定理卡诺定理13-7 13-7 熵熵 熵增加原理熵增加原理* *13-8 13-8 热力学第二定律的统计意义热力学第二定律的统计意义13-5 13-5 循环过程循环过程 卡诺循环卡诺循环* *13-9 13-9 信息熵简介信息熵简介