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1、第2章 热力学第一定律与理想气体性质本讲稿第一页，共十二页本章重点（本章重点（1）v本章基本要求本章基本要求v深深刻刻理理解解热热量量、储储存存能能、功功的的概概念念，深深刻刻理理解解内内能、焓的物理意义能、焓的物理意义v理理解解膨膨胀胀（压压缩缩）功功、轴轴功功、技技术术功功、流流动动功功的联系与区别的联系与区别v本章重点本章重点v熟练应用热力学第一定律解决具体问题本讲稿第二页，共十二页本章重点本章重点（2）1 理想气体的理想气体的热力性质热力性质 2 理想气体状态参数间的关系理想气体状态参数间的关系3 理想气体比热理想气体比热本讲稿第三页，共十二页 本章应注意的问题本章应注意的问题2考虑比
2、热随温度变化后，产生了多种计算理想气体热计算理想气体热 力参数变化量力参数变化量的方法，要熟练地掌握和运用这些方法，必须多加练习才能达到目的。1运用理想气体状态方程确定气体的数量和体 积等，需特别注意有关物理量的含义物理量的含义及单位单位的选取。3在非定值比热情况下,理想气体内能、焓变化量内能、焓变化量的计算 方法，理想混合气体的分量理想混合气体的分量表示法，理想混合气体相相 对分子质量和气体常数对分子质量和气体常数的计算。本讲稿第四页，共十二页思考：思考：1、刚性绝热容器中间用隔板分为两部分，A中存在有高压空气，B中保持真空，如下图所示。若将隔板抽取，分析容器中空气的热力学能如何变化？若隔板
3、上有个小孔，气体泄露入B中，分析A、B两部分压力相同时，A、B两部分气体的热力学能如何变化。AB隔板隔板本讲稿第五页，共十二页本讲稿第六页，共十二页212如右图所示弹簧支撑挡板使左边的氦气与右侧保持力的平衡。k=105N/m，档板面积为0.1m2。由外面对氦缓慢加热Q，使氦经历了一个准静态过程，当压力由原来的p=1atm上升到p=3atm时，求下述两种情况下氦对外做功多少？1）档板与壁面无摩擦；2）档板与壁面摩擦力为5104N。本讲稿第七页，共十二页216一绝热缸体汽缸，被一导热的无摩擦的活塞分成两部分。最初活塞被固定在某一位置，汽缸的一侧贮有0.4MPa，30的理想气体0.5kg，而另一侧贮
4、有0.1MPa，30的同样气体0.5kg。然后放松活塞任其自由移动，最后两侧达到平衡。设比热容为定值，试求：(1)平衡时的温度；(2)平衡时的压力。本讲稿第八页，共十二页219 应用储气罐中的压缩空气，储气罐的体积为2m3，假设储气罐中气体压力有三种情况：（1）压力为3at；（2）压力为1.8at；（3）压力为1.5at，在温度不变的情况下给气球充气。开始气球内完全没有气体，呈扁平状态，故可忽略它内部气体的容积。当充满气体后，它内部气体容积为2m3，若大气压力为0.9at，试求三种情况下气体所做的功。解答本讲稿第九页，共十二页225如右图所示汽缸中充满空气，汽缸截面积100cm2，活塞距底面高
5、度10cm，活塞及其上负载的总质量为195kg。当地大气压1.028105Pa，环境温度27，汽缸内气体恰与外界处于热平衡。如果把活塞上的负载取去100kg，活塞将突然上升，最后重新达到热力平衡。设活塞与汽缸壁之间无摩擦，气体可通过汽缸壁和外界充分换热，求活塞上升的距离和气体的换热量。若汽缸和活塞与外界绝热，两者间仍无摩擦，此时活塞上升距离是多少？缸内空气终温是多少？本讲稿第十页，共十二页238如图所示为自输气总管向汽缸充气。设输气总管中空气的压力为0.6MPa，温度为27，而弹簧变形正比于压缩力，忽略汽缸散热，汽缸内空气的起始体积是，大气压力为，活塞面积为，弹簧的弹性系数为，弹簧位移为。试求充气过程中汽缸内空气的温度与Pb、V0、A、x和k的关系，分析在何种情况下是一个常数，并求其值是多少?本讲稿第十一页，共十二页239一面积为80cm2的活塞将空气封闭在汽缸中，汽缸内体积为800cm3,温度为20，压力与活塞外侧大气压力相同，为0.1MPa。活塞外侧与一弹簧相连，弹簧弹性系数k=40000N/m。现向空气加热使其压力升高，推动活塞上升并压缩弹簧。试求使空气压力达到0.3MPa所需的热量。按定比热容计算，且活塞重量忽略不计。本讲稿第十二页，共十二页