第1节热力学的基本概念山东农业大学课件.ppt

1、风力发电风力发电为了环境不受污染，也为解决一次性能源大量消耗终将导为了环境不受污染，也为解决一次性能源大量消耗终将导致枯竭的危险，人们在不断的寻求新能源。致枯竭的危险，人们在不断的寻求新能源。一、重要概念：一、重要概念：内能、功、热量、熵。内能、功、热量、熵。四、热力学定律：四、热力学定律：热力学第零定律、热力学第一定热力学第零定律、热力学第一定律、热力学第二定律、熵增加原理。律、热力学第二定律、熵增加原理。五、热力学循环：五、热力学循环：热机、制冷机；热机效率、热机、制冷机；热机效率、制冷系数；卡诺循环。制冷系数；卡诺循环。二、热力学过程：二、热力学过程：准静态过程、准静态过程、可逆过程、不

2、可逆过程。可逆过程、不可逆过程。三、过程应用：三、过程应用：等体、等压、等温、绝热。等体、等压、等温、绝热。一、热力学系统一、热力学系统 热力学热力学 宏观描述宏观描述给出宏观物体热现象的规律，从能量观点出发，分给出宏观物体热现象的规律，从能量观点出发，分析研究物态变化过程中热功转换的关系和条件析研究物态变化过程中热功转换的关系和条件.气体动理论气体动理论 微观描述微观描述研究大量粒子的热运动，应用模型假设和统计方法研究大量粒子的热运动，应用模型假设和统计方法.第一节第一节 热力学的基本概念热力学的基本概念第六章热力学第六章热力学 第一节第一节 热力学的基本概念热力学的基本概念 1.热力学系统

3、热力学系统热力学系统分为四类：热力学系统分为四类：(1)孤立系统孤立系统:与外界没有物质和能量交换的系统与外界没有物质和能量交换的系统(2)封闭系统封闭系统:与外界没有物质交换与外界没有物质交换,只有能量交换的系统只有能量交换的系统(3)开放系统开放系统:与外界既有能量交换又有物质交换的系统与外界既有能量交换又有物质交换的系统在热力学中，把被研究的宏观物质（气、液、固）在热力学中，把被研究的宏观物质（气、液、固）称热力学系统。其外界又称为环境。称热力学系统。其外界又称为环境。(4)绝热系统绝热系统:与外界没有热量交换的封闭系统与外界没有热量交换的封闭系统TVp,气体压强气体压强 p ：作用于容

4、器壁上单位面：作用于容器壁上单位面积的正压力（积的正压力（力学描述力学描述）.单位：单位：2mN1Pa1 体积体积 V :气体所能达到的最大空间（气体所能达到的最大空间（几何描述几何描述）温度温度 T :物体冷热程度的量度（物体冷热程度的量度（热学描述热学描述）.tT15.273单位：温标单位：温标 （开尔文）（开尔文）.K2.参量参量3.参量遵从的规律参量遵从的规律 物态方程：理想气体平衡态宏观参量间的函数关系物态方程：理想气体平衡态宏观参量间的函数关系.11KmolJ31.8R摩尔气体常量摩尔气体常量222111TVpTVp对一定质量对一定质量的同种气体的同种气体MpVRT 理想气体理想气

5、体物态方程物态方程玻马玻马:T=C,pV=C盖盖吕萨克吕萨克:p=C,V/T=C查理查理:V=C，p/T=CTVp,TVp,真真 空空 膨膨 胀胀二、平衡态二、平衡态一定量的气体，一定量的气体，在不受外界的影响下在不受外界的影响下,经过一定经过一定的时间的时间,系统达到一个稳定的、宏观性质不随时间系统达到一个稳定的、宏观性质不随时间变化的状态称为变化的状态称为平衡态平衡态.pVo),(TVp),(TVp第六章热力学第六章热力学 第一节第一节 热力学的基本概念热力学的基本概念 平衡态的特点平衡态的特点),(TVppV),(TVp*o(1)单一性（单一性（p、T处处相等）处处相等）(3)自发过程的

6、终点自发过程的终点(2)物态的稳定性物态的稳定性 与时间无关与时间无关(4)热动平衡热动平衡三、准静态过程三、准静态过程 可逆过程可逆过程(一一)准静态过程：从一个平衡态到另一平衡态所经准静态过程：从一个平衡态到另一平衡态所经过的每一中间状态均可近似当作平衡态的过程过的每一中间状态均可近似当作平衡态的过程.气体气体活塞活塞砂子砂子),(111TVp),(222TVp1V2V1p2ppVo12准静态无摩擦过程为可逆过程准静态无摩擦过程为可逆过程可逆过程可逆过程:在系统状态变化过程中在系统状态变化过程中,如果逆过程如果逆过程能重复正过程的每一状态能重复正过程的每一状态,而而不引起其他变化不引起其他

7、变化,这样的过程叫做可逆过程这样的过程叫做可逆过程.（二）可逆过程与不可逆过程（二）可逆过程与不可逆过程第六章热力学第六章热力学 第一节第一节 热力学的基本概念热力学的基本概念 非准静态非准静态过程为过程为不可逆过程不可逆过程不可逆过程不可逆过程：在不引起其他变化的条件下，不能使：在不引起其他变化的条件下，不能使逆过程重复正过程的每一状态，或者虽能重复但必逆过程重复正过程的每一状态，或者虽能重复但必然会引起其他变化，这样的过程叫做不可逆过程。然会引起其他变化，这样的过程叫做不可逆过程。准静态过程（无限缓慢的过程），且无摩擦力、黏准静态过程（无限缓慢的过程），且无摩擦力、黏滞力或其他耗散力做功，

8、无能量耗散的过程。滞力或其他耗散力做功，无能量耗散的过程。可逆过程的条件可逆过程的条件第六章热力学第六章热力学 第一节第一节 热力学的基本概念热力学的基本概念 【可逆过程讨论【可逆过程讨论】如果物质系统从状态甲变到状态乙，如果物质系统从状态甲变到状态乙，它又能从状态乙回复到状态甲，并且回复过程中的每一状态它又能从状态乙回复到状态甲，并且回复过程中的每一状态都是原先过程中状态的重演；当它回到状态甲时，系统的外都是原先过程中状态的重演；当它回到状态甲时，系统的外界也同时回复原状态而并不留下任何变化痕迹，则原过程称界也同时回复原状态而并不留下任何变化痕迹，则原过程称“可逆过程可逆过程”。否则，便称为

9、。否则，便称为“不可逆过程不可逆过程”。自然界不存在严格的可逆过程，只能实现与可逆过程接自然界不存在严格的可逆过程，只能实现与可逆过程接近的过程，在可逆过程中，因不存在因摩擦使机械能转变为近的过程，在可逆过程中，因不存在因摩擦使机械能转变为热能的损失，也不存在热量从高温物体直接传入低温物体时热能的损失，也不存在热量从高温物体直接传入低温物体时所引起的做功能力的损失。热能动力装置中的实际过程，都所引起的做功能力的损失。热能动力装置中的实际过程，都是不可逆过程，但应力求与可逆过程相接近。在分析研究中，是不可逆过程，但应力求与可逆过程相接近。在分析研究中，有时把实际过程近似为可逆过程，以便于讨论。有

10、时把实际过程近似为可逆过程，以便于讨论。四、内能、功、热量四、内能、功、热量理想气体的内能为理想气体的内能为2AB1*pVo2AB1*pVo1.1.内能（状态量）内能（状态量）内能是状态量内能是状态量系统内能的增量只与系统起始和系统内能的增量只与系统起始和终了状态有关，与系统所经历的过程无关。终了状态有关，与系统所经历的过程无关。()EE T 2M iERT 第六章热力学第六章热力学 第一节第一节 热力学的基本概念热力学的基本概念 2.2.功（非状态量）功（非状态量）准静态过程中的功：准静态过程中的功：dddWF lpS l ddWp V 21dVVWp V 结论：结论：做功与过程有关！做功与

11、过程有关！第六章热力学第六章热力学 第一节第一节 热力学的基本概念热力学的基本概念 第六章热力学第六章热力学 第一节第一节 热力学的基本概念热力学的基本概念 单位单位11KmolJ3.摩尔热容量摩尔热容量,mddVVVQCCT ddVVQC T(2)(2)等体摩尔热容等体摩尔热容),(11TVp),(22TVp2p1pVpVo1mol理想气体在等体过程中理想气体在等体过程中温度升高温度升高1度度(1K)吸收的热量吸收的热量(1)(1)摩尔热容摩尔热容mddQCT 1mol理想气体温度升高理想气体温度升高 1度度(1K)所吸收的热量所吸收的热量第六章热力学第六章热力学 第一节第一节 热力学的基本概念热力学的基本概念 2V),(11TVp),(22TVpp1VpVo12(3)(3)等压摩尔热容等压摩尔热容,mddpppQCCT 1mol 理想气体在等压过程理想气体在等压过程中温度升高中温度升高1度度(1K)吸收的吸收的热量热量.ddppQCT W单位单位11KmolJ