1、關于理想氣體的絕熱過程第一張，PPT共四十三頁，創作于2022年6月絕熱線與等溫線比較膨脹相同的體積絕熱比等溫壓強下降得快絕熱線等溫線等溫線絕熱線絕熱線比等溫線更陡。第二張，PPT共四十三頁，創作于2022年6月物理意義(原因)：對于相同體積變化，等溫膨脹過程中系統的壓強 P 的下降完全由系統密度的減小引起；對于絕熱膨脹過程，系統壓強的下降由密度的減小和溫度的降低共同產生。因此絕熱過程中壓強的變化快于等溫過程。膨脹相同的體積絕熱比等溫壓強下降得快。為什么？第三張，PPT共四十三頁，創作于2022年6月二、絕熱方程的推導（了解）聯立消去dT第四張，PPT共四十三頁，創作于2022年6月例:1mo

2、l單原子理想氣體,由狀態a(p1,V1)先等壓加熱至體積增大一倍，再等容加熱至壓力增大一倍，最后再經絕熱膨脹，使其溫度降至初始溫度。如圖，試求： （ 1）狀態d的體積Vd；（2）整個過程對外所作的功;（3）整個過程吸收的熱量。解：（1）根據題意又根據物態方程oVp2p1p1V12V1abcd第五張，PPT共四十三頁，創作于2022年6月再根據絕熱方程（2）先求各分過程的功oVp2p1p1V12V1abcd第六張，PPT共四十三頁，創作于2022年6月（3）計算整個過程吸收的總熱量有兩種方法方法一：根據整個過程吸收的總熱量等于各分過程吸收熱量的和。oVp2p1p1V12V1abcd第七張，PPT

3、共四十三頁，創作于2022年6月方法二：對abcd整個過程應用熱力學第一定律：oVp2P1P1V12V1abcd第八張，PPT共四十三頁，創作于2022年6月例:某理想氣體的p-V關系如圖所示，由初態a經準靜態過程直線ab變到終態b。已知該理想氣體的定體摩爾熱容量CV=3R，求該理想氣體在ab過程中的摩爾熱容量。解：ab過程方程為設該過程的摩爾熱容量為CmoVpab第九張，PPT共四十三頁，創作于2022年6月練習1. 一定量的理想氣體從體積 V1 膨脹到體積 V2 分別經歷的過程是：AB 等壓過程； AC 等溫過程； AD 絕熱過程,其中吸熱最多的過程。 （A）是 A B ；（B）是 A C

4、 ;（C）是 A D ；（D）既是 A B 也是 A C,兩過程吸熱一樣多。第十張，PPT共四十三頁，創作于2022年6月練習2.一定量的理想氣體，經歷某過程后，它的溫度升高了則根據熱力學定律可以斷定：（1）該理想氣體系統在此過程中吸了熱（2）在此過程中外界對該理想氣體系統作了正功（3）該理想氣體系統的內能增加了（4）在此過程中理想氣體系統既從外界吸了熱，又對外作了正功以上正確的斷言是： (A) (1)、(3). (B) (2)、(3).(C) (3).(D) (3)、(4).(E) (4).第十一張，PPT共四十三頁，創作于2022年6月練習3.溫度為 25C、壓強為 1 atm 的 1 m

5、ol 剛性雙原子分子理想氣體，經等溫過程體積膨脹至原來的3倍(1)計算這個過程中氣體對外的功.(2)假設氣體經絕熱過程體積膨脹至原來的3倍,那么氣體對外做的功又是多少?解：（1）等溫過程氣體對外作功為（2）絕熱過程氣體對外作功第十二張，PPT共四十三頁，創作于2022年6月練習4.一定質量的理想氣體,由狀態a經b到達c,（如圖,abc為一直線）求此過程中。 （1）氣體對外做的功；（2）氣體內能的增加；（3）氣體吸收的熱量； (1atm=1.013105Pa).第十三張，PPT共四十三頁，創作于2022年6月一、循環過程1. 循環過程系統由某一狀態出發，經過任意一系列的狀態，最后又回到原來狀態的

6、過程。E = 0。2. 準靜態循環過程 只有準靜態過程在P-V圖上有對應的過程曲線。準靜態循環過程對應于P-V圖上一封閉的曲線。3. 正循環與逆循環正循環在P-V圖上按順時針方向進行的循環。逆循環在P-V圖上按逆時針方向進行的循環。4-6 循環過程第十四張，PPT共四十三頁，創作于2022年6月對如圖示的正循環，由12的膨脹過程中系統對外作正功4. 正循環過程的功能轉換由2 1的壓縮過程中系統對外作負功正循環過程中，系統對外作的總功（凈功）為：正循環可見，正循環過程中系統對外作正功。第十五張，PPT共四十三頁，創作于2022年6月由12的膨脹過程中系統從高溫熱源（外界）吸熱Q1。由2 1的壓縮

7、過程中系統向低溫熱源（外界）放熱Q2。正循環過程中，系統從外界吸收的總熱量（凈熱）為：Q1-Q2。正循環由熱力學第一定律，由此可見，在正循環過程中，系統從高溫熱源吸收的熱量部分用于對外作功，部分在低溫熱源處放出。第十六張，PPT共四十三頁，創作于2022年6月5. 逆循環過程的功能轉換 系統對外作的凈功 A= - A1+A20即外界對系統作功。系統從外界吸收的凈熱 Q= - Q1+Q20即系統向外（高溫熱源）放熱。由熱力學第一定律 Q=A0， Q1=Q2-A逆循環由此可見，在逆循環過程中，外界對系統作功，把熱量由低溫熱源傳遞到高溫熱源。第十七張，PPT共四十三頁，創作于2022年6月二、熱機效

8、率、致冷系數1. 熱機工作物質作正循環的機器。或者說是把熱能轉換成機械能的裝置。如蒸汽機、汽車發動機等。2. 致冷機工作物質作逆循環的機器。通過外界對系統作功將系統由低溫源吸收的熱量傳遞到高溫源，從而使低溫源溫度降低。如電冰箱、空調等。3. 熱機效率第十八張，PPT共四十三頁，創作于2022年6月熱機把吸收來的熱量轉換為有用功的能力。4.致冷系數外界做一定的功時，從低溫熱源吸取熱量的能力。第十九張，PPT共四十三頁，創作于2022年6月例 1mol氧氣作如圖所示的循環.求循環效率.解:QpVpV000等溫abc02VQQcaabbc第二十張，PPT共四十三頁，創作于2022年6月例：奧托（Ot

9、to）機是德國物理學家奧托發明的一種熱機，以其原理制造的發動機現仍在使用。Otto機的循環曲線是由兩條絕熱線和兩條等容線構成。 證明：熱機效率為a第二十一張，PPT共四十三頁，創作于2022年6月證明：2-3為等容吸熱過程4-1為等容放熱過程a熱機效率第二十二張，PPT共四十三頁，創作于2022年6月3-4為絕熱膨脹過程a1-2為絕熱壓縮過程證畢第二十三張，PPT共四十三頁，創作于2022年6月例：一熱機以1mol雙原子分子氣體為工作物質，循環曲線如圖所示，其中AB為等溫過程，TA=1300K，TC=300K。 求.各過程的內能增量、功、和熱量； .熱機效率。解： A-B為等溫膨脹過程吸熱第二

10、十四張，PPT共四十三頁，創作于2022年6月B-C為等壓壓縮過程放熱或由熱力學第一定律第二十五張，PPT共四十三頁，創作于2022年6月C-A為等容升壓過程吸熱.熱機效率第二十六張，PPT共四十三頁，創作于2022年6月4-7 自然（宏觀）過程的方向性對于孤立系統，從非平衡態向平衡態過渡是自動進行的，這樣的過程叫自然過程。具有確定的方向性。(1)功變熱是自動地進行的。 功熱轉換的過程是有方向性的。(2)熱量是自動地從高溫物體傳到低溫物體。 熱傳遞過程是有方向性的。(3)氣體自動地向真空膨脹。 氣體自由膨脹過程是有方向性的。第二十七張，PPT共四十三頁，創作于2022年6月可逆過程和不可逆過程

11、可逆過程: 在系統狀態變化過程中,逆過程能重復正過程的每一狀態,而不引起其他變化.不可逆過程: 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.注意：不可逆過程不是不能逆向進行，而是說當過程逆向進行時，逆過程在外界留下的痕跡不能將原來正過程的痕跡完全消除。一切與熱現象有關的宏觀實際過程都是不可逆的。第二十八張，PPT共四十三頁，創作于2022年6月練習6.一定量某理想氣體所經歷的循環過程是：從初態（V0，T0）開始，先經絕熱膨脹使其體積增大 1 倍，再經等容升溫回復到初態溫度 T0，最后經等溫過程使其體積回復為 V0，則氣體在此循環過程中：

12、（A）對外作的凈功為正值；（B）對外作的凈功為負值；（C）內能增加了；（D）從外界吸收的凈熱量為正值。 整個過程內能無變化，所以逆循環對外凈功為負，并放出熱量 第二十九張，PPT共四十三頁，創作于2022年6月練習7.一定的理想氣體,分別經歷了上圖的 abc 的過程,（上圖中虛線為 ac 等溫線）,和下圖的 def 過程（下圖中虛線 df 為絕熱線）,判斷這兩個過程是吸熱還是放熱。（A）abc 過程吸熱, def 過程放熱；（B）abc 過程放熱, def 過程吸熱；（C）abc 過程和 def 過程都吸熱；（D）abc 過程和 def 過程都放熱。上圖：a、c兩態內能相等，作正功，所以吸收熱

13、量。下圖：d-e-f-d循環過程內能變化為0，對外作負功，整個過程放出的熱量即為d-e-f過程放出的熱量。第三十張，PPT共四十三頁，創作于2022年6月練習8.如圖示，有一定量的理想氣體，從初狀態 a（P1,V1）開始，經過一個等容過程達到壓強為 P1/4 的 b 態，再經過一個等壓過程達到狀態 c ,最后經等溫過程而完成一個循環，求該循環過程中系統對外作的功 A 和凈吸熱量 Q。第三十一張，PPT共四十三頁，創作于2022年6月解：設狀態 C 的體積為 V2，則由 a、c 兩狀態的溫度相同，故有又：循環過程而在 ab 等容過程中功在 bc 等壓過程中功第三十二張，PPT共四十三頁，創作于2

14、022年6月在 ca 的過程在整個循環過程系統對外作的功和吸收的熱量為負號說明外界對系統作功、系統對外放熱。第三十三張，PPT共四十三頁，創作于2022年6月 熱力學第一定律闡明了熱力學過程必須滿足能量守恒定律。那么，滿足熱力學第一定律的過程是否都能實現呢？這是19世紀初期面臨的問題。熱機的效率為1（把單一熱源吸收的熱量自動全部轉化為對外的功）、制冷機的制冷系數為無限大（從低溫熱源吸收的熱量自動傳遞到高溫熱源）、混合氣體自動分離等熱力學過程并不違背熱力學第一定律，但實際上是不可能發生的。可見，自然界中凡是與熱現象有關的宏觀熱力學過程具有方向性。 熱力學第二定律是在大量實踐基礎上總結出來的、闡述

15、熱力學過程進行的方向和限度的規律。4-8 熱力學第二定律及其統計意義第三十四張，PPT共四十三頁，創作于2022年6月一、熱機的效率與第二定律的Kelvin表述1. 熱機的效率如果Q2等于0=1熱機從單一熱源吸收熱量,并將其全部轉化為對外的功.實踐表明，不可能制成這樣的機械。2. 第二定律的Kelvin表述內容：不可能從單一熱源吸收熱量使之 全部轉化為有用的功而不產生其 它影響。 或：不可能把單一熱源吸收熱量自動 全部轉化為有用的功。開爾文第三十五張，PPT共四十三頁，創作于2022年6月說明：“單一熱源”：溫度均勻且恒定不變的熱源。“其它影響”：指除了由單一熱源吸收熱量，把所吸收的熱量全部用

16、來作功以外的任何其它影響（變化）。如：理想氣體等溫膨脹，E=0，Q=A，即吸收的熱量全部用來對外作功，但卻產生了其它影響氣體的體積膨脹了，且這一過程不可能構成循環。3. Kelvin表述的另一形式第二類永動機是不可能制成的。 20世紀40年代，有人估計將海水降低 0.1C，所獲得的能量可使全世界的工廠開動1700年。第二定律的Kelvin表述表明，功可以自動全部轉化為熱量，而熱量不可能自動全部轉化為功。第三十六張，PPT共四十三頁，創作于2022年6月二、制冷機的制冷系數與第二定律的Clausius表述 1. 制冷機的制冷系數如果A =0 e 制冷機通過循環，把熱量由低溫熱源傳到高溫熱源而不引

17、起其它影響。這樣的機械也是不可能制成的。2. 第二定律的Clausius表述內容：不可能把熱量從低溫物體傳到高溫物體而不引 起其它變化。 或：熱量不可能自動地由低溫物體傳到高溫物體。第三十七張，PPT共四十三頁，創作于2022年6月說明：“其它影響”、“自動”：指除了把單一熱源吸收熱量傳到高溫熱源以外的任何其它影響（變化）第二定律的Clausius表述表明，熱量可以自動由高溫物體傳到低溫物體，但不能自動由低溫物體傳到高溫物體。 熱力學第二定律的Kelvin表述和Clausius表述表明，自然界中自發進行的宏觀過程具有方向性。熱力學第二定律的兩種表述是等價的具體可用反證法，由一種表述不成立可以導

18、出另一表述不成立。（不做要求）第三十八張，PPT共四十三頁，創作于2022年6月三、 熱力學第二定律的實質 自然界中自發進行的、與熱現象有關的宏觀過程都是不可逆過程，且各種不可逆過程是相互關聯的，由某一過程的不可逆性可以導出另一過程的不可逆性。任一不可逆過程都可作為熱力學第二定律表述的基礎。Kelvin表述和Clausius表述不過是對兩個特別的不可逆過程提出的。第三十九張，PPT共四十三頁，創作于2022年6月四、熱力學第二定律的微觀意義系統的熱力學過程就是大量分子無序運動狀態的變化大量分子從無序程度較小（或有序）的運動狀態向無序程度大（或無序）的運動狀態轉化熱力學第二定律的微觀意義：一切自然過程總是沿著無序性增大的方向進行。注意：熱力學第二定律是一統計規律，只適用于由大量分子構成的熱力學系統。第四十張，PP