《大学基础物理学》农科用教材自作课件03热力学

《《大学基础物理学》农科用教材自作课件03热力学》由会员分享，可在线阅读，更多相关《《大学基础物理学》农科用教材自作课件03热力学（82页珍藏版）》请在文档大全上搜索。

1、海 南 大 学海海 纳纳 百百 川川大大 道道 致致 远远第三章第三章 热力学热力学 1. 掌握自然界的基本规律掌握自然界的基本规律 热一：热一：能量守恒能量守恒 热二：热二：自然过程的方向自然过程的方向学习热力学的意义学习热力学的意义3. 热能是重要的能源热能是重要的能源4. 熵（熵（S）的概念与的概念与“信息信息”密切相关密切相关2. 学习唯象的研究方法学习唯象的研究方法（以实验为基础的（以实验为基础的 逻辑推理的研究方法）逻辑推理的研究方法）海 南 大 学海海 纳纳 百百 川川大大 道道 致致 远远第三章第三章 热力学热力学第第3 3章章 热力学基础热力学基础结构框图结构框图应用应用热力

2、学系统热力学系统内能变化的内能变化的两种量度两种量度功功热量热量热力学热力学 第一定律第一定律热力学热力学 第二定律第二定律等值过程等值过程绝热过程绝热过程循环过程循环过程卡诺循环卡诺循环（理想气体）（理想气体）（对热机效（对热机效率的研究）率的研究）理想气体理想气体物态方程物态方程准静态准静态过程过程熵熵熵增加原理熵增加原理主要内容：主要内容：海 南 大 学海海 纳纳 百百 川川大大 道道 致致 远远第三章第三章 热力学热力学 教学基本内容教学基本内容3.1热力学第一定律及其对理想气体等值过热力学第一定律及其对理想气体等值过程的应用（等温、等压、等容和绝热）程的应用（等温、等压、等容和绝热）

3、3.2 热力学第二定律热力学第二定律 3.3 熵、熵增加原理熵、熵增加原理海 南 大 学海海 纳纳 百百 川川大大 道道 致致 远远第三章第三章 热力学热力学 教学目的和要求教学目的和要求 1.掌握功和热量及内能的概念，理解准静态过掌握功和热量及内能的概念，理解准静态过程；程； 2.掌握热力学第一定律，并能分析、计算理想掌握热力学第一定律，并能分析、计算理想气体在等体、等温、等压和绝热过程中的功、热量气体在等体、等温、等压和绝热过程中的功、热量和内能变化及定体摩尔热容、定压摩尔热容；和内能变化及定体摩尔热容、定压摩尔热容； 3.掌握循环过程的概念，理解热循环和制冷循掌握循环过程的概念，理解热循

4、环和制冷循环的能量转换特征，并会计算循环效率和致冷系环的能量转换特征，并会计算循环效率和致冷系数；掌握卡诺循环，能计算卡诺循环的效率数；掌握卡诺循环，能计算卡诺循环的效率. 4.理解可逆过程和不可逆过程、热力学第二定理解可逆过程和不可逆过程、热力学第二定律的两种表述及其等价性；了解熵的概念、熵增律的两种表述及其等价性；了解熵的概念、熵增加原理、热力学第二定律的物理意义。加原理、热力学第二定律的物理意义。海 南 大 学海海 纳纳 百百 川川大大 道道 致致 远远第三章第三章 热力学热力学教学重点内容教学重点内容1.功、热量、内能；准静态过程；功、热量、内能；准静态过程； 2热力学第一定律；热力学

5、第一定律；3理想气体的定体摩尔热容和定压摩尔热容；理想气体的定体摩尔热容和定压摩尔热容；4等体过程、等压过程、等温过程和绝热过程；等体过程、等压过程、等温过程和绝热过程；5循环过程及效率；循环过程及效率；6.卡诺循环卡诺循环 。7.熵、熵增加原理熵、熵增加原理海 南 大 学海海 纳纳 百百 川川大大 道道 致致 远远第三章第三章 热力学热力学3.1 热力学基本概念一、热力学系统一、热力学系统 热力学系统与外界热力学系统与外界 热力学研究的对象热力学研究的对象-热力学系统热力学系统. 它包含极大量的分子、原子。它包含极大量的分子、原子。 以以阿佛加德罗常数阿佛加德罗常数 NA =61023计。计

6、。 热力学系统以外的物体称为外界。热力学系统以外的物体称为外界。例：若汽缸内气体为系统，其它为外界例：若汽缸内气体为系统，其它为外界海 南 大 学海海 纳纳 百百 川川大大 道道 致致 远远第三章第三章 热力学热力学孤立系统：既不与外界交换能量，也不交换物质的系统。孤立系统：既不与外界交换能量，也不交换物质的系统。封闭系统：与环境没有质量交换，但又能量交换大系统。封闭系统：与环境没有质量交换，但又能量交换大系统。开放系统：与环境既有质量交换，又有能量交换大系统。开放系统：与环境既有质量交换，又有能量交换大系统。绝热系统：与环境没有热量交换大系统。绝热系统：与环境没有热量交换大系统。 平衡态平衡

7、态在不受外界影响的条件下，系统的宏观性质不随时间改变的在不受外界影响的条件下，系统的宏观性质不随时间改变的状态，称为平衡态。状态，称为平衡态。气缸中的气体？气缸中的气体？ 平衡态是一个理想化模型平衡态是一个理想化模型，我们主要研究平衡态的热学规律。我们主要研究平衡态的热学规律。说明两个概念：说明两个概念：动态平衡动态平衡 处在平衡态的大量分子仍在作热运动，而且因为碰撞，处在平衡态的大量分子仍在作热运动，而且因为碰撞，每个分子的速度经常在变，但是系统的宏观量不随时间改每个分子的速度经常在变，但是系统的宏观量不随时间改变。这称为动态平衡。变。这称为动态平衡。海 南 大 学海海 纳纳 百百 川川大大

8、 道道 致致 远远第三章第三章 热力学热力学为什么要引入准静态过程的概念？为什么要引入准静态过程的概念？ 原平衡态原平衡态 一系列一系列 非平衡态非平衡态新平衡态新平衡态汽缸汽缸 系统从一个系统从一个热力学热力学状态状态 变化到另一个状态变化到另一个状态 , ,称称 为为热力学过程热力学过程。二、热力学过程二、热力学过程海 南 大 学海海 纳纳 百百 川川大大 道道 致致 远远第三章第三章 热力学热力学2.2.准静态过程的实际意义？准静态过程的实际意义？准静态过程准静态过程: :一个过程，如果任一中间状态都无限一个过程，如果任一中间状态都无限 接近于平衡态，则此过程称为准静态过程。接近于平衡态

9、，则此过程称为准静态过程。 例如，实际气缸的例如，实际气缸的压缩过程：压缩过程： ( ( T ) )过程过程0.10.1秒秒 L/v = 0.1= 0.1米米/100/100（米（米/ /秒）秒） = 0.001= 0.001秒秒弛豫时间弛豫时间 : :从平衡态破坏到新的平衡态建立从平衡态破坏到新的平衡态建立所需的时间。所需的时间。-“-“无限缓慢无限缓慢” ” 实际气缸的压缩过程：可抽象成实际气缸的压缩过程：可抽象成准静态压缩过程准静态压缩过程。1.1.准静态过程的理论意义？准静态过程的理论意义？- - 理想化模型！理想化模型！海 南 大 学海海 纳纳 百百 川川大大 道道 致致 远远第三章

10、第三章 热力学热力学改变系统热力学状态的方法：改变系统热力学状态的方法： 1.1.作功作功 2.2.传热传热 ( ( T ) )过程过程-准静态过程的条件准静态过程的条件3.3.准静态过程准静态过程可以用可以用 P-V 图上的一条曲线图上的一条曲线 ( (过程曲线过程曲线) )来表示。来表示。海 南 大 学海海 纳纳 百百 川川大大 道道 致致 远远第三章第三章 热力学热力学T2系统系统T T1 1系统系统 （T1）直接与）直接与 热源热源 （T2）有限温差传热的）有限温差传热的热传导为非准静态过程热传导为非准静态过程系统系统T T1 1T1+TT1+2TT1+3TT2若传热过程若传热过程“无

11、限缓慢无限缓慢”，或保持系统与，或保持系统与外界无穷小温差，可看成准静态传热过程外界无穷小温差，可看成准静态传热过程。. . 1. 1.热库或热源热库或热源( (热容量无限大、温度不变热容量无限大、温度不变) )。2.2.准静态传热过程准静态传热过程( (温差无限小温差无限小) )：海 南 大 学海海 纳纳 百百 川川大大 道道 致致 远远第三章第三章 热力学热力学PVOPVO12PVOV1V2绝热线绝热线等温线等温线3.等温过程等温过程4.4.绝热过程绝热过程1.、等容过程、等容过程2.等压过程等压过程 几种典型的过程海 南 大 学海海 纳纳 百百 川川大大 道道 致致 远远第三章第三章 热