大学物理-热力学基础
必考知识点
-CAL-FENGHAI-(2020YEAR-YICAI)_JINGBIAN
第九章 热力学基础主要内容
一.准静态过程(理想过程,在P-V 图中代表一条线)
系统从一个平衡态到另一个平衡态,中间经历的每一状态都可以近似看成平衡态(平衡态在P-V 图中代表一个点)过程。
二.理想气体状态方程:
112212PV PV PV C T T T =→=; m PV RT M
'=; P nkT = 8.31J R k mol =;231.3810J k k -=?;2316.02210A N mol -=?;A R N k =
三.热力学第一定律
Q E W =?+;dQ dE dW =+
1.气体做功 21V V W Pdv =? (规定气体对外做功>0 )
2.Q (规定气体从外界吸收热量>0,过程量,只有在某个过程中才有意义)
3.2121()V m V m m m dE C dT E E C T T M M ''=
-=- 或 (状态量,理想气体内能只取决于温度,内能变化公式适用于任意的过程。),2V m i C R =,=,P +22m i C R (i 为自由度,单原子分子自由度为3,双原子分子为5,多原子分子为6), =+,P ,m V m C C R ,气体比热容比:γ=>,,1P m V m C C
四.热力学第一定律在理想气体的等值过程和绝热过程中的应用
1. 等体过程
-2(V m T --221(()=2
p m V m T i T P
2122110T T E E m V m p Q W RTln RTln M V M p -=??''?===??
1. 绝热过程
210()V m Q W E C T T ν=???=-?=--??
绝热方程1PV C γ=, -12V T C γ= ,13P T C γγ--= 。
五.循环过程
特点:系统经历一个循环后,0E ?=
系统经历一个循环后Q W =(代数和)(代数和)
1. 正循环(顺时针)-----热机
逆循环(逆时针)-----致冷机
2. 热机效率: 122111
1Q Q Q W Q Q Q η-===- 式中:1Q ------在一个循环中,系统从高温热源吸收的热量和;
2Q ------在一个循环中,系统向低温热源放出的热量和;
12W Q Q =-------在一个循环中,系统对外做的功(代数和)。 卡诺热机效率(两条等温+两条绝热线构成的正循环)
21
1c T T η=-(效率公式要求会推导) 式中:1T ------高温热源温度;2T ------低温热源温度;
4. 制冷机的制冷系数:
卡诺制冷机的制冷系数:221212
Q T e Q Q T T ==-- 六. 热力学第二定律
1. 开尔文表述:从单一热源吸取热量使它完全变为有用功的循环过程是不存在的(热机效率为100%是不可能的)。
2212
Q = Q -Q =定义:Q e W
2. 克劳修斯表述:热量不能自动地从低温物体传到高温物体。
两种表述是等价的.
3. 不可逆过程:各种实际宏观过程都是不可逆的,且它们的不可逆性又是相互沟通的。如功热转换、热传导、气
体自由膨胀等都是不可逆过程。
热力学概率Ω:与同一宏观态对应的所含有的微观状态数。(了解)
自然过程沿着向Ω增大的方向进行,平衡态相应于一定宏观条件下热力学概率最大的状态。
4. 玻耳兹曼熵公式
5. 熵增加原理:对孤立系统
重点:
1. 理解准静态过程、体积功、热量、摩尔热容等概念;掌握其计算。
2. 理解并会运用热力学第一定律,利用它分析和计算理想气体各过程。
3.理解循环过程的特点;理解热机效率的概念,会计算简单循环的热机效率;
4.了解制冷系数的概念,了解简单循环制冷系数的计算方法;
5. 理解卡诺循环,会计算卡诺热机效率及致冷系数。
6. 理解可逆过程和不可逆过程;理解热力学第二定律的两种描述及其意义;
7.了解热力学第二定律的统计意义;了解熵的概念和熵增加原理;
8. 理解克劳修斯熵,掌握简单系统克劳修斯熵的计算。
Ωln k S =0S ≥?