第章热力学资料.ppt

本章内容 平衡态 功 熵变的计算 1）熵是态函数，当始末两平衡态确定后， 系 统的熵变也是确定的, 与过程无关. 因此, 可在两平 衡态之间假设任一可逆过程，从而可计算熵变 . 2）当系统分为几个部分时， 各部分的熵变之 和等于系统的熵变 . 例 计算不同温度液体混合后的熵变 . 质量为0.30 kg、温度为 的水, 与质量为 0.70 kg、 温度为 的水混合后，最后达到平衡状态. 试求水的熵变. 设整个系统与外界间无能量传递 . 解 系统为孤立系统 , 混合是不可逆的等压过程. 为计算熵变 , 可假设一可逆等压混合过程. 设 平衡时水温为 , 水的定压比热容为 由能量守恒得 各部分热水的熵变 显然孤立系统中不可逆过程熵是增加的 . 绝热壁 例 求热传导中的熵变 设在微小时间 内,从 A 传到 B 的热量为 . 同样，此孤立系统中不可逆过程熵亦是增加的 . 证明 理想气体真空膨胀过程是不可逆的 . 在态1和态2之间假设一可逆等温膨胀过程 不可逆 1 2 热二律统计意义 隔板 四个分子分布统计 A B A B 6 1 4 4 1 1/16 4/16 4/16 1/16 6/16 共 16 种微观态 5 种宏观态 6 1 4 4 1 1 1 1 1 1 热力学概率 气体自由膨胀的不可逆性，从统计观点解释就是一个不受外界影响的理想气体系统，其内部所发生的过程 A B A B 6 1 4 4 1 1/16 4/16 4/16 1/16 6/16 共 16 种微观态 5 种宏观态 统计表述 熵的统计解释 算例 例9.1图 例 单原子理想气体，经历如图所示的直线过程。试求： 该过程的 关系，过程中温度的最高值并在 图上指出其位置； 2.在该过程中，放热及吸热的区域。 解：（1）由图可知，直线过程 的过程方程为 又由理想气体状态方程 ，将①式代入状态方程，可得该过程的 关系 ① ② 令 ，得 时， 最大。将 代入②式得 设 直线上温度最高点为 ，则 点在 图上的坐标为 （2）在 过程中任取一微小过程，由 关系式，有 由热力学第一定律，可得在该微小过程中吸收的热量为 由上式可知，吸热和放热的区域为 例：氮气(可视为理想气体)进行如习题9.37图所示的循环 ，状态 、 、 的压强、体积的数值已在图上标注，状态 的温度为 。求：⑴状态 和 ⑵在各分过程中气体所吸收的热量、所做的功和内能的增量； ⑶循环效率。 的温度； 。经一段时间后， 例 双原子理想气体盛在某刚性容器内，其温度为 。在此气体和温度也是 的热源之间工作一个制冷机，它从 。试证明该过程中制冷机必须消耗 、向容器中的气体放出热量 热源吸收热量 容器中的气体的温度升至 的功 证明：制冷机的工作原理如图所示。工作过程中制冷机必须 消耗的功为 由题设知，双原子理想气体在 的过程中，其体积不变，即经历的是等 容过程。故向容器中的气体放出的热量 为 而该过程中热源、气体及制冷机的工作物质的熵变分别为 由熵增加原理知，对于热源、气体及制冷机组成 的孤立 系统而言，有 即 所以 故 亦即 本章结束 备用资料 １ 例 某理想气体的 比热容比为 经 绝热膨胀 从图中的 到达 由 绝热过程方程 常量 常量 由 绝热过程方程 ２ 例 绝热过程 119.4 (K) 3.76 10 (J) 等温过程 5.74 10 (J) 绝热线 等温线 20.8 J mol K 1.4 ３ 吸 气 绝 热 压 缩 点火等体吸热 绝热膨胀 等体放热 排 气 两个绝热 两个等体 过程 主体 均为绝热过程，有 奥托 通常 V b / V a = 7, γ = 1. 40 得 η 奥托 = 1 – 1/ ( 7 ) 0. 4 0 = 25 % 大 气 压 应用热机效率的一般概念，导出四冲程火花塞点燃式气油发动机的理想循环（奥托循环）效率 奥托 奥托 总吸热绝对值 总放热绝对值 ４ 放 放