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1、第九章第九章 热力学基础主要内容热力学基础主要内容一一.准静态过程（理想过程，在准静态过程（理想过程，在 P-VP-V 图中代表一条线）图中代表一条线）系统从一个平衡态到另一个平衡态，中间经历的每一状态都可以近似看成平衡态（平衡态在系统从一个平衡态到另一个平衡态，中间经历的每一状态都可以近似看成平衡态（平衡态在 P-VP-V 图中代表一个点）图中代表一个点）过程。过程。二二.理想气体状态方程：理想气体状态方程：PVPVPVmC 1122；PV RT；P nkTTT1T2MR 8.31Jk mol；k 1.38 1023Jk；NA 6.022 1023mol1；R NAk三三.热力学第一定律热力
2、学第一定律Q E W；dQ dE dW1.1.气体做功气体做功W V2V1Pdv（规定气体对外做功（规定气体对外做功00）2.2.Q（规定气体从外界吸收热量（规定气体从外界吸收热量00，过程量，只有在某个过程中才有意义），过程量，只有在某个过程中才有意义）dE 3.3.mmCV mdT或E2 E1CV m(T2T1)MM（状态量，理想气体内能只取决于温度，内能变化公式（状态量，理想气体内能只取决于温度，内能变化公式适用于任意的过程。适用于任意的过程。）,CV mi+2iRRCP，m22，（i i 为自由度，单原子分子自由度为为自由度，单原子分子自由度为 3 3，双原子分子为，双原子分子为 5
3、5，多，多原子分子为原子分子为 6 6），CP，mCV,m R，气体比热容比：，气体比热容比：CP,mCV,m 1四四.热力学第一定律在理想气体的等值过程和绝热过程中的应用热力学第一定律在理想气体的等值过程和绝热过程中的应用1.等体过程等体过程W 0mm iRTQ E CV m(T2T1)=MM 22.等压过程等压过程W P(V V)mR(T2T211)MQ E W mi+2MCp m(T2T1)2P VEMV mTmC(2T1)=i2PV3.3.等温过程等温过程E2 E1 0QTWmV2mp2TMRTlnVRTln1Mp11.1.绝热过程绝热过程Q 0W E CV m(T2T1)绝热方程绝热
4、方程PV C-111，VT C2，PTC3。五五.循环过程循环过程特点：系统经历一个循环后，特点：系统经历一个循环后，E 0系统经历一个循环后系统经历一个循环后Q（代数和）W（代数和）1.1.正循环（顺时针）正循环（顺时针）-热机热机逆循环（逆时针）逆循环（逆时针）-致冷机致冷机2.2.热机效率：热机效率：WQQ1Q21Q2Q1Q11式中：式中：Q1-在一个循环中，系统从高温热源吸收的热量和；在一个循环中，系统从高温热源吸收的热量和；Q2-在一个循环中，系统向低温热源放出的热量和；在一个循环中，系统向低温热源放出的热量和；WQ1Q2-在一个循环中，系统对外做的功（代数和）在一个循环中，系统对外
5、做的功（代数和）。卡诺热机效率（两条等温两条绝热线构成的正循环）卡诺热机效率（两条等温两条绝热线构成的正循环）c 1T2T（效率公式要求会推导）（效率公式要求会推导）1式中：T1-高温热源温度；T2-低温热源温度；4.4.制冷机的制冷系数：制冷机的制冷系数：定义：e Q2W=Q2Q1-Q2卡诺制冷机的制冷系数：卡诺制冷机的制冷系数：e Q2T2Q1Q2T1T2六六.热力学第二定律热力学第二定律1.1.开尔文表述：从单一热源吸取热量使它完全变为有用功的循环过程是不存在的（热机效率为开尔文表述：从单一热源吸取热量使它完全变为有用功的循环过程是不存在的（热机效率为100是不可能的）是不可能的）。2.
6、2.克劳修斯表述：热量不能自动地从低温物体传到高温物体。克劳修斯表述：热量不能自动地从低温物体传到高温物体。两种表述是等价的.3.3.不可逆过程：各种实际宏观过程都是不可逆的，且它们的不可逆性又是相互沟通的。如功热转换、热传导、气不可逆过程：各种实际宏观过程都是不可逆的，且它们的不可逆性又是相互沟通的。如功热转换、热传导、气体自由膨胀等都是不可逆过程。体自由膨胀等都是不可逆过程。热力学概率热力学概率自然过程沿着向自然过程沿着向：与同一宏观态对应的所含有的微观状态数。：与同一宏观态对应的所含有的微观状态数。（了解）（了解）增大的方向进行，平衡态相应于一定宏观条件下热力学概率最大的状态。增大的方向
7、进行，平衡态相应于一定宏观条件下热力学概率最大的状态。4.4.玻耳兹曼熵公式玻耳兹曼熵公式S S k klnln 5.5.熵增加原理：对孤立系统熵增加原理：对孤立系统 S S 0 0重点：重点：1.1.理解准静态过程、体积功、热量、摩尔热容等概念；掌握其计算。理解准静态过程、体积功、热量、摩尔热容等概念；掌握其计算。2.2.理解并会运用热力学第一定律，利用它分析和计算理想气体各过程。理解并会运用热力学第一定律，利用它分析和计算理想气体各过程。3.3.理解循环过程的特点；理解热机效率的概念，会计算简单循环的热机效率；理解循环过程的特点；理解热机效率的概念，会计算简单循环的热机效率；4.4.了解制冷系数的概念，了解简单循环制冷系数的计算方法；了解制冷系数的概念，了解简单循环制冷系数的计算方法；5.5.理解卡诺循环，会计算卡诺热机效率及致冷系数。理解卡诺循环，会计算卡诺热机效率及致冷系数。6.6.理解可逆过程和不可逆过程；理解热力学第二定律的两种描述及其意义；理解可逆过程和不可逆过程；理解热力学第二定律的两种描述及其意义；7.7.了解热力学第二定律的统计意义；了解熵的概念和熵增加原理；了解热力学第二定律的统计意义；了解熵的概念和熵增加原理；8.8.理解克劳修斯熵，掌握简单系统克劳修斯熵的计算。理解克劳修斯熵，掌握简单系统克劳修斯熵的计算。