第4章-热力学基础-[1].ppt

系统状态的改变可通过非准静态过程和准静态过程来实现，例如：系统（T1）从外界（T2）吸热温度升至T2*第四章热力学基础4.1准静态过程功热量4.2热力学第一定律4.3理想气体的三个等值过程和绝热过程4.4循环过程卡诺循环4.5热力学第二定律4.6熵熵增加原理§4.1准静态过程功热量一、热力学过程热力学过程：热力学系统从一个状态变化到另一个状态。发生原因：偏离平衡条件。平衡态(Equilibriumstate)：系统内部没有宏观的粒子和 能量流动，系统的宏观性质不随时间改变， 可以用状态参量描述。处于平衡态的状态应 满足平衡条件。平衡条件：系统和外界处于力学、热学、相和化学平衡。准静态过程非准静态过程热力学过程§4.1.1准静态过程和过程曲线非准静态过程：其中间状态都是非平衡态，系统没有统一的参量，所以不能用状态参量来描述。驰豫时间?。平衡态非平衡态真空平衡态二、准静态过程准静态过程：如果实际过程无限缓慢进行时，即过程中 每一中间状态都无限接近平衡态。准静态过程与非准静态过程区别：过程进行的快慢；准静态过程是一种理想情况,人工方法获得；自发过程是非准静态过程。方法1：让系统直接与温度为T2的热源接触，进行非等温热传导， 系统较快经非平衡态到达最终的温度为T2平衡态。此过程 为非准静态过程。系统T1T2T1+△TT1+2△TT1+3△T方法2：让系统分别与无数温度位于T1与T2之间并相差一无限小 量△T的热库接触，使热库温度总比系统高一无限小量△T，这样可使系统温度缓慢从T1升至T2，每一小步的热传导可看作等温热传导，系统每时每刻处于平衡态，此过程为准静态过程。准静态过程：在过程中每一时刻，系统都处于平衡态，这是一种理想过程。气体活塞砂子12三、准静态过程的过程曲线因为状态图中任何一点都表示系统的一个平衡态，故准静态过程可用系统的状态图（p-V图、p-T图、V-T图）中一条过程曲线表示。VP0等温过程等容过程等压过程循环过程改变系统状态的方法：作功：力学平衡破坏下 的能量转移传热：热学平衡破坏下 的能量转移做功是热力学系统与外界交换能量的一种方式，是在力学相互作用过程（力学平衡条件破坏）中产生的。系统与外界交换能量的过程就是系统状态发生变化的过程。一、准静态过程中的体积功气体体积从V1变化到V2，系统对外界所做的总功为：uS§4.1.2体积功设A表示系统对外界的功，系统体积增大，系统对外界作正功。系统体积减小，系统对外界作负功。此体积功公式适用于无摩擦准静态过程的任何系统。系统在准静态过程中对外界所做功的大小可表示为p-V状态图上此过程曲线（过程方程）下的面积。过程方程不能理解为系统的状态方程。注意做功是过程量，不是状态量，做功大小与过程方程有关。做功在微观上表现为分子有规则运动（机械运动） 和分子无规则热运动间能量的转换，这是通过分子 间碰撞实现的。p(p1,V1)(p2,V2)OVVp(p1,V1)(p2,V2)OVp(p1,V1)(p2,V2)O功的量值等于p-V图中，过程曲线下面的面积。二、体积功的图示法求解总功：元功：Vp0V1V2VV+dVA3A2A1状态发生相同变化所经不同过程中的功:功是过程量解：(1)等压过程(2)等温过程例：?摩尔理想气体准静态膨胀，初态体积为V1，温 度为T1，系统从初态分别按等温、等压两种方式 膨胀到体积V2，求：等温、等压两种过程中系统 对外界的功，并比较它们的大小。pVV1V2等压等温OABT1T2≠ABT1T2=传热的微观本质是分子无规则热运动间的平均动能通过分子碰撞的传递。传热也是热力学系统与外界交换能量的一种方式，是在热学相互作用过程（热学平衡条件破坏（存在温度差））中产生的。传热也是系统状态发生变化的过程。一、传热传热过程中分子无规则热运动动能传递的总大小为热量。准静态过程中传递的热量是过程量。二、热量表示系统从外界吸热；表示系统向外界放热。三、热量的单位在SI制中：焦耳(J)§4.1.3热量气体活塞砂子