第九章熱力學基礎第九章熱力學基礎§9-1

熱力學系統

平衡態

準靜態過程一、氣體的狀態參量狀態參量：描述氣體宏觀狀態的物理量。國際單位：米3（m3）

氣體分子自由活動的空間。

2.壓強(p)：國際單位：帕斯卡(Pa)3.溫度(T)：溫度的數值表示法——溫標。攝氏溫標：t℃。1.體積(V)：垂直作用在容器壁單位面積上的氣體壓力。表征熱平衡狀態下系統的宏觀性質—冷熱程度的物理量

1標準大氣壓=1.01325×105Pa1工程大氣壓=9.80665×104Pa

當氣體分子大小不計時，氣體體積等于容器的容積。一般的

氣體的體積≠容器的容積。

§9-1熱力學系統平衡態準靜態過程一、氣體4.熱力學第零定律——測溫原理熱平衡：

兩個物體互相熱接觸，經過一段時間后它們的宏觀性質不再變化，即達到了熱平衡狀態。

在不受外界影響的條件下，如果處于確定狀態下的物體C分別與物體A、B達到熱平衡，則物體A和B也必相互熱平衡。ABCABC

冰點273.15K,絕對零度：T=0K，水三相點(氣態、液態、固態的共存狀態)273.16K3.溫度(T)：國際單位：開爾文（K）攝氏溫標和開氏溫標的關系

t

=

T－273.15熱力學(開氏)溫標：

4.熱力學第零定律——測溫原理熱平衡：在——熱動平衡三、準靜態過程熱力學過程：熱力學系統的狀態隨時間發生變化的過程。——實際過程的中間態為非平衡態。

狀態變化過程進行得非常緩慢，以至于過程中的每一個中間狀態都近似于平衡態。—平衡過程、理想過程

準靜態過程的過程曲線可以用p-V圖來描述，圖上的每一點分別表示系統的一個平衡態。(pB,VB,TB)(pA,VA,TA)pVO

在不受外界影響（即系統與外界沒有物質和能量的交換）的條件下，無論初始狀態如何，系統的宏觀性質在經充分長時間后不再發生變化的狀態。二、平衡態——熱動平衡三、準靜態過程熱力學過程：熱力§9-2

理想氣體的狀態方程狀態方程——狀態參量之間的關系一、理想氣體：對于系統質量不變的氣體，根據波意耳定律（1）不同的溫度，C

常數不同。（2）壓強不太大、溫度不太低的情況下，各種氣體近似遵守上述規律。

在任何情況下都嚴格遵守玻意耳定律的氣體。§9-2理想氣體的狀態方程狀態方程——狀態參量之間的關故對一定質量m的某種理想氣體：試驗證明：1摩爾氣體在標準狀態下，占有的體積為：標準狀態：二、理想氣體的狀態方程

：故對一定質量m的某種理想氣體：則對于1摩爾理想氣體有：令——稱為“摩爾氣體常量

”

從而，可得質量為m、摩爾質量為M的理想氣體狀態方程。二、理想氣體的狀態方程

：則對于1摩爾理想氣體有：令——稱為“摩爾氣體常量”一、基本物理量1、內能E

內能：包括了分子熱運動的平動、轉動、振動能量、化學能、原子能、核能...和分子間相互作用的勢能。(不包括系統整體運動的機械能)理想氣體的內能：理想氣體的內能是溫度的單值函數，它是一個狀態量，只和始、末兩位置有關，與過程無關。

內能變化E只與初、末狀態有關，與所經過的過程無關，可以在初、末態間任選最簡便的過程進行計算。專題講座1包括教材P9-27熱力學第一定律及其應用內能變化方式：作功和熱傳遞一、基本物理量1、內能E內能：包括了分子熱運2、功

W熱力學系統作功的裝置——活塞dlp-V

圖V1V2(pB,VB,TB)(pA,VA,TA)pVOdV結論：系統所做的功在數值上等于p-V圖上過程曲線以下的面積。熱力學系統作功的本質：

無規則的分子熱運動與有規則的機械運動之間的能量轉化。2、功W熱力學系統作功的裝置——活塞dlp-V圖V1V3、熱量Q:熱量的單位：國際單位：焦耳（J）工程單位：卡熱功當量：1卡=4.186焦耳功與熱的等效性：

作功或傳遞熱量都可以改變熱力學系統的內能。系統之間由于熱相互作用而傳遞的能量。功和熱量都是過程量，而內能是狀態量，通過做功或傳遞熱量的過程使系統的狀態（內能）發生變化。熱量傳遞的本質：

無規則的分子熱運動之間的能量轉化。3、熱量Q:熱量的單位：熱功當量：1卡=4.186選擇題1.單原子分子組成的理想氣體自平衡態A變化到平衡態B,變化過程不知道，但A、B兩點的壓強、體積和溫度都已確定，則可求出（）。（A）氣體膨脹所做的功；（B）氣體內能變化；（C）氣體傳遞的熱量；（D）氣體分子的質量。2.一定量某種理想氣體若按pV3=恒量的規律被壓縮，則壓縮后該理想氣體的溫度將（）。（A）升高；（B）降低；（C）不變；（D）不能確定。選擇題2.一定量某種理想氣體若按pV3=恒量的規律被壓縮二、熱量和熱容量1、熱容量：單位：2、比熱：單位：3、摩爾熱容：i

表示不同的過程熱容量：物體溫度升高一度所需要吸收的熱量。比熱：單位質量物質的熱容量。摩爾熱容：1摩爾物質的熱容量。二、熱量和熱容量1、熱容量：單位：2、比熱：單位：3、摩爾熱（1）定體摩爾熱容：

（2）定壓摩爾熱容：

（3）CV,m和Cp,m的關系實驗證明：——邁耶公式3、摩爾熱容：定體摩爾熱容：

1mol理想氣體在體積不變的狀態下，溫度升高一度所需要吸收的熱量。定壓摩爾熱容：

1mol理想氣體在壓強不變的狀態下，溫度升高一度所需要吸收的熱量。

摩爾熱容比（絕熱系數）令（1）定體摩爾熱容：（2）定壓摩爾熱容：（3）CV,m和

CV,mCp,m單原子He,Ar5/3=1.673R/25R/2雙原子H2,O27/5=1.45R/27R/2多原子H2O,CO24/3=1.333R4Ri為自由度數：單原子i=3；

雙原子i=5；多原子i=6三、熱力學第一定律本質：包括熱現象在內的能量守恒和轉換定律。Q：表示系統吸收或放出的熱量，W：

表示系統所作的功，E=(E1－E2

)：

表示系統內能的增量。微分式：其中

CV,mCp,m單原子He,Ar5/3=1.673R四、熱力學第一定律的應用1、等體過程V熱源QdA=0特征：P-V

圖pVV0O根據熱力學第一定律

在等體過程中，系統吸收的熱量完全用來增加自身的內能：氣體的內能僅為溫度的函數，所以，理想氣體的內能：（理想氣體）dV=0，四、熱力學第一定律的應用1、等體過程V熱源QdA=0特2、等壓過程特征：氣體在狀態變化過程中壓強保持不變。熱源PQP-V圖pVV1V2pO根據熱力學第一定律2、等壓過程特征：氣體在狀態變化過程中壓強保持不變。熱源PQ3、等溫過程特征：氣體在狀態變化過程中溫度保持不變。T=恒量，dE=0根據熱力學第一定律系統吸熱全部用作對外做功：P-V圖pV1V2VO過程曲線（雙曲線）3、等溫過程特征：氣體在狀態變化過程中溫度保持不變。T=例9-1將500J的熱量傳給標準狀態下的2mol氫。(1)V不變，熱量變為什么？氫的溫度為多少？(2)T不變，熱量變為什么？氫的p、V各為多少？(3)p不變，熱量變為什么？氫的T、V各為多少？解：(1)V不變，Q=E，熱量轉變為內能。(2)T不變，Q=W，熱量轉變為功(3)

p不變，Q=W+E，熱量轉變為功和內能例9-1將500J的熱量傳給標準狀態下的2mol氫。解132V1V/m3p/(1.013×105Pa)OV3V4

例9-2:質量為2810-3kg、壓強為1.013×105Pa、溫度為27℃的氮氣,先在體積不變的情況下使其壓強增至3.039×105Pa,再經等溫膨脹使壓強降至1.013×105Pa,然后又在等壓過程中將體積壓縮一半。試求氮氣在全部過程中的內能變化，所作的功以及吸收的熱量，并畫出p-V圖。解：已知：m=2810-3kgp1=1.013×105PaT1=273+27=300（K）根據理想氣體狀態方程得又p2=3.039×105PaV2=V1根據理想氣體狀態方程得132V1V/m3p/(1.013×105Pa)OV3V4132V1V/m3p/(1.013×105Pa)OV3V4又則，又p4=p1=1.013×105Pa則等體過程：等溫過程：等壓過程：從而整個過程中：132V1V/m3p/(1.013×105Pa)OV3V4又作業：教材：P429-2，P439-3，P439-4，P449-14作業：教材：P429-2，P439-3，P439-特征:一、準靜態絕熱過程V1V2pVO氣體在狀態變化過程中系統和外界沒有熱量的交換。

絕熱過程的熱力學第一定律:絕熱過程內能增量：絕熱過程的功：4、理想氣體的絕熱過程P-V圖特征:一、準靜態絕熱過程V1V2pVO氣體絕熱過程方程：（絕熱方程或帕松方程）*絕熱方程的推導：根據理想氣體狀態方程兩邊微分：絕熱過程方程：（絕熱方程或帕松方程）*絕熱方程的推導：根據理絕熱線和等溫線：pVA絕熱等溫O

絕熱線在A點的斜率大于等溫線在A點的斜率。絕熱過程方程：（絕熱方程或帕松方程）兩邊積分得：消去p：消去V：絕熱線和等溫線：pVA絕熱等溫O絕熱線在熱力學基本計算公式熱力學過程中吸、放熱的判斷熱力學基本計算公式熱力學過程中吸、放熱的判斷例9-3:有8×10-3kg氧氣，體積為0.41×10-3m3，溫度為27℃。如氧氣作絕熱膨脹，膨脹后的體積為4.1×10-3m3，問氣體作多少功？如作等溫膨脹，膨脹后的體積也為4.1×10-3m3，問氣體作多少功？解：已知m=8×10-3kgV1=0.41×10-3m3T1=273+27=300（K）i=5M=32×10-3kg/molV2=4.1×10-3m31）絕熱膨脹由絕熱方程2）等溫膨脹例9-3:有8×10-3kg氧氣，體積為0.41×10-3作業：指導：P1751，P1752作業：指導：P1751，P1752循環過程和卡諾循環一、循環過程電冰箱

系統經歷一系列的變化過程又回到初始狀態的過程。目的：制造能連續不斷進行熱功轉換的機器——熱機、制冷機專題講座2包括教材P27-35循環過程和卡諾循環一、循環過程電冰箱系統經歷一2、循環特征：經歷一個循環過程后，內能不變。1、一個循環過程的p-V圖：BAbapOV正循環顯然，AaB為膨脹過程：Wa＞0，BbA為壓縮過程：Wb＜0，一個循環過程中，系統所作的凈功：=p-V圖上循環曲線所包圍的面積逆循環：在p-V圖上循環過程按逆時針進行。——制冷機→熱機一、循環過程2、循環特征：經歷一個循環過程后，內能不變。3、一個循環過程中的凈吸熱設：系統吸熱之和系統放熱之和根據熱力學第一定律4、熱機效率5、制冷系數A外制冷過程：外界作功W，系統吸熱Q1，系統放熱Q2。3、一個循環過程中的凈吸熱設：系統吸熱之和系統放熱之和根據熱

例9-4:3.210-2kg氧氣作ABCD循環過程。AB和CD都為等溫過程，設T1=300K，T2=200K，V2=2V1。求循環效率。DABCT1=300KT2=200KV2V1VpO解：AB等溫過程：DA等體過程：BC等體過程：CD等溫過程：吸熱吸熱例9-4:3.210-2kg氧氣作ABCD二、卡諾循環研究目的：從理論上探索提高熱機效率的方法。1824年，法國青年科學家卡諾（1796-1832）提出一種理想熱機，工作物質只與兩個恒定熱源（一個高溫熱源，一個低溫熱源）交換熱量。整1、理想氣體準靜態卡諾循環個循環過程是由兩個絕熱過程和兩個等溫過程構成，這樣的循環過程稱為卡諾循環二、卡諾循環研究目的：從理論上探索提高熱機效率的方法。二、卡諾循環兩個等溫過程和兩個絕熱過程組成V3V1VpDABCV2V4T1T2OBC和DA過程：絕熱AB和CD過程：等溫吸熱Q1Q21、理想氣體準靜態卡諾循環放熱卡諾循環效率：二、卡諾循環兩個等溫過程和兩個絕熱過程組成V3V1VpD二、卡諾循環V3V1VpDABCV2V4T1T2OQ1Q21、理想氣體準靜態卡諾循環卡諾循環效率：絕熱方程二、卡諾循環V3V1VpDABCV2V4T1T2OQ1Q21卡諾循環效率：結論：1）卡諾循環的效率僅僅由兩熱源的溫度決定。2）兩熱源的溫度差越大，卡諾循環的效率越大。絕熱方程卡諾循環效率：結論：1）卡諾循環的效率僅僅由兩熱源的溫度決定例9-5:一卡諾循環，熱源溫度為100oC，冷卻器溫度為0oC。如維持冷卻器溫度不變，提高熱源溫度，使循環1的凈功率增加為原來的2倍。設此循環2工作于相同的兩絕熱線之間，工作物質為理想氣體。試求：此熱源的溫度增為多少？這時效率為多大？

Vp

T1=100oCABCD

DCOT0=0oCT2解：(1)由循環效率的定義及卡諾循環效率公式循環1整理得同理：由題意：則，整理得：(2)例9-5:一卡諾循環，熱源溫度為100oC，冷卻器溫度為0例9-6:一定量理想氣體經歷了某一循環過程，其中AB和CD是等壓過程，BC和DA是絕熱過程。已知B點和C點的狀態溫度分別為TB和TC

，求此循環效率。CDABp1p2pVO解：（分析：AB吸熱，CD放熱）則∵AB、CD等壓，故又∵

BC、DA絕熱，故∴例9-6:一定量理想氣體經歷了某一循環過程，其中AB和C作業：教材：P449-16，P459-16，9-17，9-18；指導：P1753，P1764，7。作業：教材：P449-16，P459-16§9.7熱力學第二定律和不可逆過程卡諾定理§9.7熱力學第二定律和不可逆過程卡諾定理

在我國，地勢總體西高東低，所以水一般總是自發的向東流，說明力學過程的發展具有方向性。在我國，地勢總體西高東低，所以水一般總是自一、自然過程的方向性1.熱傳導現象低溫物體高溫物體熱量功熱2.功變熱靜止的飛輪由于軸承變冷而使飛輪重新轉動起來的現象是不可能發生的。3.自由膨脹氣體決不會自動收縮回容器的左邊，而另一邊變為真空。4.擴散均勻混合的兩種氣體又自動分離的過程是絕對不會發生的。熱量自動地從低溫物體傳遞給高溫物體的過程是不可能發生的。一、自然過程的方向性1.熱傳導現象低溫物體高溫42“一切與熱現象有關的自然過程都是不可逆的，都存在一定的方向性------------→存在著時間箭頭”生命過程就是不可逆的:

出生“今天的你我

怎能重復

昨天的故事!我這張舊船票，

能否登上你的破船”童年少年青年中年老年……42“一切與熱現象有關的自然過程都是不可逆的，都存在一定的自然界許多過程能自動發生，滿足熱力學第一定律；自然界許多過程不能自動發生，即使不違背熱力學第一定律。說明一定還有其他規律支配著自然過程。不可能從單一熱源吸取熱量使之完全變為有用功而不產生其他影響。第二類永動機是不可能制成的。不可能把熱量從低溫物體傳到高溫物體而不引起其他變化，即熱量不能自動地從低溫物體傳到高溫物體去。自然界實際上自發發生的過程（自然過程）都具有方向性。1.開爾文表述：二、熱力學第二定律2.克勞修斯表述：一、自然過程的方向性自然界許多過程能自動發生，滿足熱力學第一定律；自然界許多過程在系統狀態變化過程中，如果逆過程能重復正過程的每一狀態，而且不引起其他變化，這樣的過程稱為可逆過程；反之，在不引起其他變化的條件下，不能使逆過程重復正過程的每一狀態，或者雖然重復但必然會引起其他變化，這樣的過程稱為不可逆過程。開爾文表述：功熱轉換過程是不可逆過程。克勞修斯表述：熱傳導過程是不可逆過程。1.可逆和不可逆過程三、熱力學第二定律的實質2.熱力學第二定律與可逆和不可逆過程在系統狀態變化過程中，如果逆過程能重復正過程無摩擦的準靜態過程是可逆過程。條件：（1）過程進行得無限緩慢，系統在狀態變化過程中，總是處于一系列平衡狀態；（2）無摩擦力、粘滯力等耗散力作功4.可逆過程一切與熱現象有關的實際宏觀過程都是不可逆的。指出了實際宏觀過程進行的方向和條件。3.熱力學第二定律的實質無摩擦的準靜態過程是可逆過程。4.可逆第九章熱力學基礎第九章熱力學基礎§9-1

熱力學系統

平衡態

準靜態過程一、氣體的狀態參量狀態參量：描述氣體宏觀狀態的物理量。國際單位：米3（m3）

氣體分子自由活動的空間。

2.壓強(p)：國際單位：帕斯卡(Pa)3.溫度(T)：溫度的數值表示法——溫標。攝氏溫標：t℃。1.體積(V)：垂直作用在容器壁單位面積上的氣體壓力。表征熱平衡狀態下系統的宏觀性質—冷熱程度的物理量

1標準大氣壓=1.01325×105Pa1工程大氣壓=9.80665×104Pa

當氣體分子大小不計時，氣體體積等于容器的容積。一般的

氣體的體積≠容器的容積。

§9-1熱力學系統平衡態準靜態過程一、氣體4.熱力學第零定律——測溫原理熱平衡：

兩個物體互相熱接觸，經過一段時間后它們的宏觀性質不再變化，即達到了熱平衡狀態。

在不受外界影響的條件下，如果處于確定狀態下的物體C分別與物體A、B達到熱平衡，則物體A和B也必相互熱平衡。ABCABC

冰點273.15K,絕對零度：T=0K，水三相點(氣態、液態、固態的共存狀態)273.16K3.溫度(T)：國際單位：開爾文（K）攝氏溫標和開氏溫標的關系

t

=

T－273.15熱力學(開氏)溫標：

4.熱力學第零定律——測溫原理熱平衡：在——熱動平衡三、準靜態過程熱力學過程：熱力學系統的狀態隨時間發生變化的過程。——實際過程的中間態為非平衡態。

狀態變化過程進行得非常緩慢，以至于過程中的每一個中間狀態都近似于平衡態。—平衡過程、理想過程

準靜態過程的過程曲線可以用p-V圖來描述，圖上的每一點分別表示系統的一個平衡態。(pB,VB,TB)(pA,VA,TA)pVO

在不受外界影響（即系統與外界沒有物質和能量的交換）的條件下，無論初始狀態如何，系統的宏觀性質在經充分長時間后不再發生變化的狀態。二、平衡態——熱動平衡三、準靜態過程熱力學過程：熱力§9-2

理想氣體的狀態方程狀態方程——狀態參量之間的關系一、理想氣體：對于系統質量不變的氣體，根據波意耳定律（1）不同的溫度，C

常數不同。（2）壓強不太大、溫度不太低的情況下，各種氣體近似遵守上述規律。

在任何情況下都嚴格遵守玻意耳定律的氣體。§9-2理想氣體的狀態方程狀態方程——狀態參量之間的關故對一定質量m的某種理想氣體：試驗證明：1摩爾氣體在標準狀態下，占有的體積為：標準狀態：二、理想氣體的狀態方程

：故對一定質量m的某種理想氣體：則對于1摩爾理想氣體有：令——稱為“摩爾氣體常量

”

從而，可得質量為m、摩爾質量為M的理想氣體狀態方程。二、理想氣體的狀態方程

：則對于1摩爾理想氣體有：令——稱為“摩爾氣體常量”一、基本物理量1、內能E

內能：包括了分子熱運動的平動、轉動、振動能量、化學能、原子能、核能...和分子間相互作用的勢能。(不包括系統整體運動的機械能)理想氣體的內能：理想氣體的內能是溫度的單值函數，它是一個狀態量，只和始、末兩位置有關，與過程無關。

內能變化E只與初、末狀態有關，與所經過的過程無關，可以在初、末態間任選最簡便的過程進行計算。專題講座1包括教材P9-27熱力學第一定律及其應用內能變化方式：作功和熱傳遞一、基本物理量1、內能E內能：包括了分子熱運2、功

W熱力學系統作功的裝置——活塞dlp-V

圖V1V2(pB,VB,TB)(pA,VA,TA)pVOdV結論：系統所做的功在數值上等于p-V圖上過程曲線以下的面積。熱力學系統作功的本質：

無規則的分子熱運動與有規則的機械運動之間的能量轉化。2、功W熱力學系統作功的裝置——活塞dlp-V圖V1V3、熱量Q:熱量的單位：國際單位：焦耳（J）工程單位：卡熱功當量：1卡=4.186焦耳功與熱的等效性：

作功或傳遞熱量都可以改變熱力學系統的內能。系統之間由于熱相互作用而傳遞的能量。功和熱量都是過程量，而內能是狀態量，通過做功或傳遞熱量的過程使系統的狀態（內能）發生變化。熱量傳遞的本質：

無規則的分子熱運動之間的能量轉化。3、熱量Q:熱量的單位：熱功當量：1卡=4.186選擇題1.單原子分子組成的理想氣體自平衡態A變化到平衡態B,變化過程不知道，但A、B兩點的壓強、體積和溫度都已確定，則可求出（）。（A）氣體膨脹所做的功；（B）氣體內能變化；（C）氣體傳遞的熱量；（D）氣體分子的質量。2.一定量某種理想氣體若按pV3=恒量的規律被壓縮，則壓縮后該理想氣體的溫度將（）。（A）升高；（B）降低；（C）不變；（D）不能確定。選擇題2.一定量某種理想氣體若按pV3=恒量的規律被壓縮二、熱量和熱容量1、熱容量：單位：2、比熱：單位：3、摩爾熱容：i

表示不同的過程熱容量：物體溫度升高一度所需要吸收的熱量。比熱：單位質量物質的熱容量。摩爾熱容：1摩爾物質的熱容量。二、熱量和熱容量1、熱容量：單位：2、比熱：單位：3、摩爾熱（1）定體摩爾熱容：

（2）定壓摩爾熱容：

（3）CV,m和Cp,m的關系實驗證明：——邁耶公式3、摩爾熱容：定體摩爾熱容：

1mol理想氣體在體積不變的狀態下，溫度升高一度所需要吸收的熱量。定壓摩爾熱容：

1mol理想氣體在壓強不變的狀態下，溫度升高一度所需要吸收的熱量。

摩爾熱容比（絕熱系數）令（1）定體摩爾熱容：（2）定壓摩爾熱容：（3）CV,m和

CV,mCp,m單原子He,Ar5/3=1.673R/25R/2雙原子H2,O27/5=1.45R/27R/2多原子H2O,CO24/3=1.333R4Ri為自由度數：單原子i=3；

雙原子i=5；多原子i=6三、熱力學第一定律本質：包括熱現象在內的能量守恒和轉換定律。Q：表示系統吸收或放出的熱量，W：

表示系統所作的功，E=(E1－E2

)：

表示系統內能的增量。微分式：其中

CV,mCp,m單原子He,Ar5/3=1.673R四、熱力學第一定律的應用1、等體過程V熱源QdA=0特征：P-V

圖pVV0O根據熱力學第一定律

在等體過程中，系統吸收的熱量完全用來增加自身的內能：氣體的內能僅為溫度的函數，所以，理想氣體的內能：（理想氣體）dV=0，四、熱力學第一定律的應用1、等體過程V熱源QdA=0特2、等壓過程特征：氣體在狀態變化過程中壓強保持不變。熱源PQP-V圖pVV1V2pO根據熱力學第一定律2、等壓過程特征：氣體在狀態變化過程中壓強保持不變。熱源PQ3、等溫過程特征：氣體在狀態變化過程中溫度保持不變。T=恒量，dE=0根據熱力學第一定律系統吸熱全部用作對外做功：P-V圖pV1V2VO過程曲線（雙曲線）3、等溫過程特征：氣體在狀態變化過程中溫度保持不變。T=例9-1將500J的熱量傳給標準狀態下的2mol氫。(1)V不變，熱量變為什么？氫的溫度為多少？(2)T不變，熱量變為什么？氫的p、V各為多少？(3)p不變，熱量變為什么？氫的T、V各為多少？解：(1)V不變，Q=E，熱量轉變為內能。(2)T不變，Q=W，熱量轉變為功(3)

p不變，Q=W+E，熱量轉變為功和內能例9-1將500J的熱量傳給標準狀態下的2mol氫。解132V1V/m3p/(1.013×105Pa)OV3V4

例9-2:質量為2810-3kg、壓強為1.013×105Pa、溫度為27℃的氮氣,先在體積不變的情況下使其壓強增至3.039×105Pa,再經等溫膨脹使壓強降至1.013×105Pa,然后又在等壓過程中將體積壓縮一半。試求氮氣在全部過程中的內能變化，所作的功以及吸收的熱量，并畫出p-V圖。解：已知：m=2810-3kgp1=1.013×105PaT1=273+27=300（K）根據理想氣體狀態方程得又p2=3.039×105PaV2=V1根據理想氣體狀態方程得132V1V/m3p/(1.013×105Pa)OV3V4132V1V/m3p/(1.013×105Pa)OV3V4又則，又p4=p1=1.013×105Pa則等體過程：等溫過程：等壓過程：從而整個過程中：132V1V/m3p/(1.013×105Pa)OV3V4又作業：教材：P429-2，P439-3，P439-4，P449-14作業：教材：P429-2，P439-3，P439-特征:一、準靜態絕熱過程V1V2pVO氣體在狀態變化過程中系統和外界沒有熱量的交換。

絕熱過程的熱力學第一定律:絕熱過程內能增量：絕熱過程的功：4、理想氣體的絕熱過程P-V圖特征:一、準靜態絕熱過程V1V2pVO氣體絕熱過程方程：（絕熱方程或帕松方程）*絕熱方程的推導：根據理想氣體狀態方程兩邊微分：絕熱過程方程：（絕熱方程或帕松方程）*絕熱方程的推導：根據理絕熱線和等溫線：pVA絕熱等溫O

絕熱線在A點的斜率大于等溫線在A點的斜率。絕熱過程方程：（絕熱方程或帕松方程）兩邊積分得：消去p：消去V：絕熱線和等溫線：pVA絕熱等溫O絕熱線在熱力學基本計算公式熱力學過程中吸、放熱的判斷熱力學基本計算公式熱力學過程中吸、放熱的判斷例9-3:有8×10-3kg氧氣，體積為0.41×10-3m3，溫度為27℃。如氧氣作絕熱膨脹，膨脹后的體積為4.1×10-3m3，問氣體作多少功？如作等溫膨脹，膨脹后的體積也為4.1×10-3m3，問氣體作多少功？解：已知m=8×10-3kgV1=0.41×10-3m3T1=273+27=300（K）i=5M=32×10-3kg/molV2=4.1×10-3m31）絕熱膨脹由絕熱方程2）等溫膨脹例9-3:有8×10-3kg氧氣，體積為0.41×10-3作業：指導：P1751，P1752作業：指導：P1751，P1752循環過程和卡諾循環一、循環過程電冰箱

系統經歷一系列的變化過程又回到初始狀態的過程。目的：制造能連續不斷進行熱功轉換的機器——熱機、制冷機專題講座2包括教材P27-35循環過程和卡諾循環一、循環過程電冰箱系統經歷一2、循環特征：經歷一個循環過程后，內能不變。1、一個循環過程的p-V圖：BAbapOV正循環顯然，AaB為膨脹過程：Wa＞0，BbA為壓縮過程：Wb＜0，一個循環過程中，系統所作的凈功：=p-V圖上循環曲線所包圍的面積逆循環：在p-V圖上循環過程按逆時針進行。——制冷機→熱機一、循環過程2、循環特征：經歷一個循環過程后，內能不變。3、一個循環過程中的凈吸熱設：系統吸熱之和系統放熱之和根據熱力學第一定律4、熱機效率5、制冷系數A外制冷過程：外界作功W，系統吸熱Q1，系統放熱Q2。3、一個循環過程中的凈吸熱設：系統吸熱之和系統放熱之和根據熱

例9-4:3.210-2kg氧氣作ABCD循環過程。AB和CD都為等溫過程，設T1=300K，T2=200K，V2=2V1。求循環效率。DABCT1=300KT2=200KV2V1VpO解：AB等溫過程：DA等體過程：BC等體過程：CD等溫過程：吸熱吸熱例9-4:3.210-2kg氧氣作ABCD二、卡諾循環研究目的：從理論上探索提高熱機效率的方法。1824年，法國青年科學家卡諾（1796-1832）提出一種理想熱機，工作物質只與兩個恒定熱源（一個高溫熱源，一個低溫熱源）交換熱量。整1、理想氣體準靜態卡諾循環個循環過程是由兩個絕熱過程和兩個等溫過程構成，這樣的循環過程稱為卡諾循環二、卡諾循環研究目的：從理論上探索提高熱機效率的方法。二、卡諾循環兩個等溫過程和兩個絕熱過程組成V3V1VpDABCV2V4T1T2OBC和DA過程：絕熱AB和CD過程：等溫吸熱Q1Q21、理想氣體準靜態卡諾循環放熱卡諾循環效率：二、卡諾循環兩個等溫過程和兩個絕熱過程組成V3V1VpD二、卡諾循環V3V1VpDABCV2V4T1T2OQ1Q21、理想氣體準靜態卡諾循環卡諾循環效率：絕熱方程二、卡諾循環V3V1VpDABCV2V4T1T2OQ1Q21卡諾循環效率：結論：1）卡諾循環的效率僅僅由兩熱源的溫度決定。2）兩熱源的溫度差越大，卡諾循環的效率越大。絕熱方程卡諾循環效率：結論：1）卡諾循環的效率僅僅由兩熱源的溫度決定例9-5:一卡諾循環，熱源溫度為100oC，冷卻器溫度為0oC。如維持冷卻器溫度不變，提高熱源溫度，使循環1的凈功率增加為原來的2倍。設此循環2工作于相同的兩絕熱線之間，工作物質為理想氣體。試求：此熱源的溫度增為多少？這時效率為多大？

Vp

T1=100oCABCD

DCOT0=0oCT2解：(1)由循環效率的定義及卡諾循環效率公式循環1整理得同理：由題