哈工大_第18章-热力学2013.pdf

1第十八章热力学第十八章热力学18- 1 热力学基本概念热力学基本概念热力学第一定律热力学第一定律1 . 热力学系统热力学系统在热力学中，研究的对象是由在热力学中，研究的对象是由大量大量微观粒子构成微观粒子构成 的、的、有限有限的宏观物质体系，这个有限的宏观物质体系的宏观物质体系，这个有限的宏观物质体系 叫热力学系统叫热力学系统封闭系统封闭系统 :与外界只有能量交换没有物质交换的系与外界只有能量交换没有物质交换的系 统 孤立系统孤立系统 :与外界既无能量交换又无物质交换的系统与外界既无能量交换又无物质交换的系统开放系统开放系统 :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一一. 热力学基本概念热力学基本概念22. 系统的状态参量系统的状态参量体积体积 V ： 气体分子所占据的体积 气体分子所占据的体积温度温度 T : 在在 (SI) 制采用绝对温标制采用绝对温标1（（atm））= 76 cmHg = 1.013 ××105（（pa））压强压强 p ： 单位面积所受气体分子的压力 单位面积所受气体分子的压力压强压强 p的单位：的单位： (SI) 制 帕斯卡 （制 帕斯卡 （pa））体积体积 V的单位：的单位： (SI) 制 米制 米3 （（m3））1 m3= 103 （（l）） = 106 （（ml））温度温度 T的单位：的单位： (SI) 制 （开尔文）符号是 （制 （开尔文）符号是 （K））T = ( 273 + t ) ( K ) 33 . 平衡态与准平衡态与准静静态态过程过程平衡态：平衡态： 把不把不受外界受外界影响时影响时，系统的宏观量，系统的宏观量具具有有稳稳定定值值的的 状态状态称为称为系统的平衡态。

系统的平衡态如如 体系的体系的总总质量，气体的压强，温度质量，气体的压强，温度等等准准静静态态过程过程：：如果如果在所在所进行进行的的过程过程中能中能使使系统在系统在任任一一时刻时刻的 状的 状 态态都接近于都接近于平衡态，这平衡态，这样样的的过程称为过程称为准准静静态态 过程过程准准静静态态过程过程是是实际过程实际过程无限无限缓慢进行时缓慢进行时的的极极限限情况情况宏观量宏观量：：描述描述体系体系整整体体特征特征的物的物理理量量称为称为宏观量微观量：微观量：单个粒子所单个粒子所具具有的物有的物理理量量称为称为微观量如 每如 每个粒子的质量，个粒子的质量，瞬时速瞬时速度，度，动动量量等等4P- - V 图图中： 一个中： 一个点表示点表示一个平衡状态一个平衡状态；；一一条条有有方向方向的的“曲线段” 表示“曲线段” 表示一个准一个准静静态态 过程过程POV. P1V1T1•AP2V2 T2•B54 . 状态状态方程方程RTMPVµ=0,:NmMM=气体总质量气体普适常数；,31. 811−−⋅⋅=KmolJR.,00mN=µµ：气体摩尔质量系统中总的分子数:N每个分子的质量:0m.,1002. 623 0阿伏伽德罗常数×=NnkTTNR VNRTVN NmmP=⋅⋅==0000由状态由状态方程方程有有即即nkTP =玻尔兹曼常数,1038. 1123−−×==JKNRKA 单位体积中的分子数。

n6状态状态方程方程RTMPVµ=1）准）准静静态态过程过程中温度中温度不变不变（（等等温温过程过程），），则则有有恒量==2211VPVP2）准）准静静态态过程过程中压强中压强不变不变（（等等压压过程过程），），则则有有恒量==2211 TV TV3）准）准静静态态过程过程中体积中体积不变不变（（等容过程等容过程），），则则有有恒量==2211 TP TP71）） 功功pdVpsdlA==δA>0 系统对外界系统对外界做正功；做正功；体积体积功功：热力学系统体积：热力学系统体积变化时变化时对外界所对外界所做做的的机机 械功械功叫叫做做体积体积功功∫∫==21VVPdVdAA在准在准静静态态过程过程中：中：5. 功功 热量热量 内内能能pSdlA0)0∫∫==21VVPdVdAA92） 热量） 热量系统系统通过通过热热传递过程传递过程与外界交换的能量与外界交换的能量称为称为热量，热量，记为记为 Q.热量与热量与功功一一样样是是过程过程量Q > 0 Q 0pV0对外吸AQ=Q放放逆循环逆循环A 0，，Q > 0T1T2热热机机Q1AQ2- - -投投入入产出产出热热机机效率效率：：1212111A−=−==对外η（（ Q1, Q2 为为绝对绝对值值 ））Q1pabcdQ2VA 0 ，，工工作作物质的物质的熵熵是是增增加加的的；； 等等温压温压缩缩时时：： ΔΔS T1时时，， 等等体体吸吸热热过程过程中中工工作作物质的物质的熵熵是是增增加加的的；；当Ｔ当Ｔ2 T1,ΔΔS > 0 , 熵熵增增加加；；等等压压压压缩缩，， T2< T1,ΔΔS < 0 , 熵熵减减少少；；（（4） 绝热） 绝热过程过程中的中的熵熵变变由由于于 δδQ =0 , 故故0==TQdSδ说明说明绝热绝热过程过程的的熵熵守恒守恒。