專題16 熱力學(xué)基礎(chǔ)(理論)

1、專題專題1616熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ)(理論理論)一、知識概要一、知識概要1.熱力學(xué)第一定律對于理想氣體等值過程的應(yīng)用等容過程等容過程等容過程的特征是氣體體積保持不變，，故，由熱力學(xué)第一V??0W?0定律可知，在等容過程中，氣體與外界交換的熱量等于氣體內(nèi)能的增量：miQERTM????2=.稱做定容摩爾比熱容，，為分子的自由度，對于單原子分子氣體，VmCTM??VCViCR?2i；對于雙原子分子氣體，；而對于多原子分子氣體.為摩爾氣體常數(shù)

2、，i?3i?5i?6R8.31J(molK)R?=等壓過程等壓過程等壓過程的特征是氣體壓強保持不變，，由0p??mWpVRTM?????=熱力學(xué)第一定律可得，在等壓變化過程中氣體與外界交換的熱量為.222pmimmimQEpVRTRTRTCTMMMM?????????????===稱做定壓摩爾比熱容，，而稱為比熱容比對于單原子分子pCpVCCR??2pVCiCi????氣體，；而雙原子分子氣體，；多原子分子氣體則有.、及均只53??75

3、??86??VCpC?與氣體分子的自由度有關(guān)而與氣體溫度無關(guān).等溫過程等溫過程等溫過程的特征是氣體溫度保持不變，，由于理想氣體的內(nèi)能取決0T??于溫度，故，由熱力學(xué)第一定律可知在等溫變化過程中氣體與外界交換的熱量為0E??.理想氣體在等溫變化中，設(shè)氣體體積從膨脹到，壓強從WQ???TmpVCRTM??1V2V1p減小到，所做的功為，將這個功等分，每份元功，即2pW()nn??()1TiiiCWVVnV???，兩邊取次方得，當(dāng)時11iiT

4、VWVnC???n()()2111TTnCWWCnTTVWWVnCnC????=n??，，則lim()01TTTTnCWWWCCWTnCWenC???=lnlnln221112TVVpmmWCRTRTVMVMp???.lnln2112VpmmQRTRTMVMp??絕熱過程絕熱過程氣體在不與外界發(fā)生熱交換的條件下所發(fā)生的狀態(tài)變化稱做絕熱過程，其特點是，由熱力學(xué)第一定律可得.0Q?VmWECTM????絕熱過程中氣體方程為，則對某一元過程有

5、mpVRTM?2.熱力學(xué)第二定律循環(huán)過程若一系統(tǒng)由某一狀態(tài)出發(fā)，經(jīng)過任意的一系列的過程，最后又回到原來的狀態(tài)，這樣的過程稱為循環(huán)過程.循環(huán)過程中系統(tǒng)對外所做的功如圖16—1所示為某一系統(tǒng)的準(zhǔn)靜態(tài)循環(huán)過程在膨脹過程段，系統(tǒng)對外所做1ACB的功()是正的，其數(shù)值與面積相等；在壓縮過1W1ACBNMA程段，系統(tǒng)對外做功()為負(fù)，其數(shù)值與面積2BCA2W相等在一循環(huán)中系統(tǒng)對外所做的功就是這兩2BCAMNBW段功的代數(shù)和(上述兩個“面積”的差)，

6、即面12WWW???積面積=面積.可見，在一循1ACBNMA2BCAMNB12ACBCA環(huán)中系統(tǒng)對外所做的功，數(shù)值上等于圖16—1所示圖中閉合曲線的“面積”.pV若循環(huán)沿順時針方向進行。這個功是正的，相應(yīng)的循環(huán)稱為正循環(huán)；若循環(huán)沿逆時針方向進行，一個循環(huán)中系統(tǒng)對外所做的功為負(fù)，數(shù)值仍等于閉合曲線所包圍的面積，相應(yīng)的循環(huán)稱為負(fù)循環(huán)設(shè)表示在狀態(tài)時系統(tǒng)的內(nèi)能，表示在狀態(tài)時系統(tǒng)的內(nèi)能，并設(shè)在膨脹1EA2EB1ACB過程中吸收了熱量，由熱力學(xué)第一

7、定律可知；；同理，設(shè)在段壓1Q2111EEQW???2BCA縮過程，系統(tǒng)放出了熱量，由熱力學(xué)第一定律可知：，可知2Q1222EEQW????，此式表示，一循環(huán)中系統(tǒng)對外所做的功，等于一循環(huán)中系統(tǒng)吸收的1212QQWWW????凈熱量即吸收熱量與放出熱量的差.1Q2Q熱機及其效率熱機及其效率設(shè)一系統(tǒng)做正循環(huán)，那么，系統(tǒng)在膨脹階段所吸收的熱量大于在壓1Q縮階段放出熱量，其差值轉(zhuǎn)變?yōu)橐谎h(huán)中系統(tǒng)對外所做的功，能完成這種轉(zhuǎn)2Q12QQ?W變的機