第二章 热力学第一定律 若CV,m与温度无关 同理 若Cp,m与温度无关 条件：理想气体、无非膨胀功 第二章 热力学第一定律 4  理想气体的绝热过程 条件：理想气体、绝热、无非膨胀功 第二章 热力学第一定律 可逆过程 pV＝nRT  第二章 热力学第一定律 第二章 热力学第一定律 pV＝nRT  理想气体的绝热可逆过程方程式 第二章 热力学第一定律 理想气体的绝热可逆过程和等温可逆过程 中功的比较 第二章 热力学第一定律 例题1：设在273 K和1000 kPa时，取10.0 dm3                     理想气体。今用两种不同过程（1）              等温可逆膨胀，（2）绝热可逆膨胀              使得末态压力为100 kPa。               计算两个过程的W。 设CV,m=3R/2，且与温度无关。 第二章 热力学第一定律 第二章 热力学第一定律 膨胀过程 常量 常量 绝热线的斜率大于等温线的斜率. 思考(1)从同一初态出发经绝热可逆膨胀和等温可逆膨胀途径到达相同终态体积时,哪个终态压力高?哪个过程对外做的功大？ 第二章 热力学第一定律 思考(2)从同一初态出发经绝热可逆膨胀和等温可逆膨胀途径到达相同终态压力时,哪个终态体积大?哪个过程对外做的功大？ 第二章 热力学第一定律 思考(3)从同一初态出发经绝热可逆压缩和等温可逆压缩途径到达相同终态体积时,哪个终态压力低?哪个过程环境做的功小？ 第二章 热力学第一定律 思考(4)从同一初态出发经绝热可逆压缩和等温可逆压缩途径到达相同终态压力时,哪个终态体积小?哪个过程环境做的功小？ 第二章 热力学第一定律 常量 常量 常量 多方过程： g n 1 2-9  Carnot循环 热机 通过某种工作介质，将 热转换为功的装置. Th Tc Qh Qc W 热机工作示意图 应用广泛 第二章 热力学第一定律 在两个热源之间工作的热机效率： A B C D P V 0 V1 V4 V2 V3 Th Tc p1 p4 p2 p3 Qh Qc 理想气体 第二章 热力学第一定律 等温可逆膨胀 A B C D P V 0 V1 V4 V2 V3 Th Tc p1 p4 p2 p3 Qh Qc DU1＝0 Q1＝－W1 第二章 热力学第一定律 A B C D P V 0 V1 V4 V2 V3 Th Tc p1 p4 p2 p3 Qh Qc 绝热可逆膨胀 Q2＝0 DU2＝W2 第二章 热力学第一定律 等温可逆压缩 A B C D P V 0 V1 V4 V2 V3 Th Tc p1 p4 p2 p3 Qh Qc DU3＝0 Q3＝－W3 第二章 热力学第一定律 A B C D P V 0 V1 V4 V2 V3 Th Tc p1 p4 p2 p3 Qh Qc 绝热可逆压缩 Q4＝0 DU4＝W4 第二章 热力学第一定律 第二章 热力学第一定律 理想气体卡诺循环 的效率只与两热 源的温度有关 第二章 热力学第一定律 卡诺热机的效率只由高温热源和低温热源的温度决定，高温热源温度越高，低温热源温度越低，则循环效率越高； 高温热源的温度不可能无限制地提高，低温热源的温度也不可能达到绝对零度，因而热机的效率总是小于1的，即不可能把从高温热源所吸收的热量全部用来对外界作功. 第二章 热力学第一定律 结论：可逆热机的热温商之和等于零。 热温商 第二章 热力学第一定律     如果将卡诺机倒开,就变成了致冷机.这时环境对体系做功W,体系从低温    热源吸热   ,而放给高温    热源   的热量，将所吸的热与所作的功之比值称为冷冻系数，用  表示. 第二章 热力学第一定律 2-10  实际气体的DU和DH Joule-Thomson实验 节流过程 在绝热条件下，气体的始未状态分别保持压力恒定的膨胀过程.  第二章 热力学第一定律 节流过程的热力学特征  Q＝0,        ?U ＝ Q +W ＝ W  绝热过程 W ＝ W1+ W2  W ＝ W1+ W2＝ p1V1－ p2V2  DU＝ p1V1－ p2V2＝U2－U1  U2 ＋ p2V2＝U1 ＋p1V1 H2 ＝H1 第二章 热力学第一定律 等焓过程 DH2 ＝0 焦耳-汤姆逊效应系数或节流膨胀系数  表示经节流过程后，气体温度随压力的变化率. 经节流膨胀后，气体温度降低.     经节流膨胀后，气体温度升高.     经节流膨胀后，气体温度不变. 第二章 热力学第一定律         在常温下，一般气体的   均为正值. 但氢气和氦除外. 节流膨胀系数是系统的强度性质，与温度和压力有关. 等焓线 转化曲线 制冷区、制热区 转化温度 第二章 热力学第一定律 对微小的变化过程： 热力学第一定律的数学表达式 3   热力学第一定律 系统与环境可以发生热和功的传递， 但能量的总值保持不变. 第二章 热力学第一定律 适用范围：宏观静止的、无外场作                     用的封闭系统. 第一类永动机是不可能造成的. 第一类永动机：不需要外界提供能量， 就可以源源不断地对外做功.        热力学第一定律是能量守恒定律在热        现象领域内所具有的特殊形式. 第二章 热力学第一定律 4   热力学能        内能（internal energy)        体系内所有粒子除整体势能和整体动        能外，全部能量的总和.     表示符号U，单位J.           内能是系统的状态函数，在数学上具       有全微分的性质. U＝f(T,V) 第二章 热力学第一定律   内能的绝对值尚无法确定.    内能是广延性质. DU=U2-U1 第二章 热力学第一定律 例题：下列说法是否正确？           （1）状态一定，热力学能也一定；           （2）对应于某一状态的热力学能是                     可以直接测定的；           （3）对应于某一状态，热力学能只                     有一个数值；           （4）状态改变时，热力学能一定跟                    着改变. 第二章 热力学第一定律 绝热水池 水 电炉丝 电源 例题：在一个绝热水池中放满水，水中有              一个电炉丝，与外电源相接. 问：在下列不同的系统中，DU，Q，W的符号？ （1）以水为系统 （2）以水和电炉丝为系统 （3）以水、电炉丝和电源为系统 第二章 热力学第一定律 2-5  准静态过程和可逆过程 1   功的计算 (1)   自由膨胀过程    W＝0 (2)   外压恒定过程 W=-p外（V2-V1） p V (p1,V1) (p2,V2) p外 第二章 热力学第一定律 (3)   两次恒外压膨胀过程 p V (p1,V1) (p2,V2) p外 p’外 (p’,V’) W1=-p’外（V’-V1） W2=-p外（V2-V’） (4)   外压比内压小无限小的膨胀过程 pi pe － ＝dp pi pe － ＝ dp 第二章 热力学第一定律 p V (p1,V1) (p2,V2) 第二章 热力学第一定律 2   准静态过程 设想一种过程进行的非常慢，使过程中系统 内部被破坏的
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