热力学基础超经典ppt课件

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大学物理热力学基础PPT课件

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传热的微观本质是分子的无规则运动能量从高 温物体向低温物体传递。热量是过程量
d Q 微小热量 :
> 0 表示系统从外界吸热; < 0 表示系统向外界放热。
等价
2
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二、热力学第一定律 (The first law of thermodynamics)
某一过程,系统从外界吸热 Q,对外界做功 W,系 统内能从初始态 E1变为 E2,则由能量守恒:
循环过程
V
1. 热力学第一定律适用于任何系统(固、液、气);
2. 热力学第一定律适用于任何过程(非准静态过程亦 成立)。
6
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四、 W、Q、E的计算
1.W的计算(准静态过程,体积功)
F
(1)直接计算法(由定义)
系统对外作功,
2
W=1
Fdx
=
2
1
PS
dx
V2
W = PdV
W = 1 P dV =
RT
2
1
dV V
W
RTl nV( 2 ) V1
P1V1
ln(V2 V1
)
P1V1
ln(P1 P2
)
系统吸热全部用来对外做功。
思考:CT ( 等温摩尔热容量)应为多大?
15
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§7.4 理想气体的绝热过程 (Adiabatic process of the ideal gas)
吸热一部分用于对外做功,其余用于增加系统内能。
14
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三.等温过程(isothermal process) P

化学热力学基础PPT课件

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§2.1 热力学第一定律
第2章 化学热力学基础
(Thermochemistry)
§2.1 热力学第一定律
§2.2 热化学
§2.3 化学反应的方向
1
第2章 化学热力学基础
§2.1 热力学第一定律
研究化学反应必须研究的四个问题:
1. 化学反应中能量是如何转化的?
(第3章)
2. 该反应能否自发进行?
(第3章)
(3)孤立系统(Isolated System) 系统和环境之间即无能量交换又无物质交换的 系统。
9
第2章 化学热力学基础
如:
§2.1 热力学第一定律
Zn + 2HCl → ZnCl2 + H2
系统
绝热
HCl
HCl
HCl
Zn
Zn
Zn
敞开系统
封闭系统
孤立系统
10
第2章 化学热力学基础
§2.1 热力学第一定律
1mol反应
表示消耗 0.5mol N2,1.5mol H2,生成 1mol NH3。
离开化学方程式谈反应进度是毫无意义的
36
第2章 化学热力学基础
νB
有一反应
N2(g) + 3H2(g)→ 2NH3(g)
t=0: n1(B)/mol 3.0 10.0
0.0
t=t´:n2(B)/mol 2.0 7.0
2.0
Δn(B)/mol -1.0 -3.0
2.0
33
第2章 化学热力学基础
§2.2 热化学
即消耗了 1.0 mol N2,3.0 mol H2,生成了 2.0 mol NH3,那么反应进度变化等于
定 压 过 程

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大学物理 I 曹颖
8
15. 3 热力学第一定律、等值过程的应用 一、等容过程 气体容积保持不变 (dV = 0 ) 等容过程中的功 A = 0 (dV = 0) 等容过程内能
i RdT dE M (微小过程) 2 i M E 2 R(T2 T1 ) (有限过程)
内能仅与始末态温度有关。
3)循环过程的功: 正 循 环 A 0 净 A净~净面积 逆 循 环 A净 0 V
2018年10月7日星期日
大学物理 I 曹颖
22
热机:利用工作物质,不断地把热转化为功的装 置。其循环为正循环。A净> 0
高温热源 Q1
系统
A
(工作原理示意图)
Q2
低温热源
水 水蒸汽 废汽 水
' ' ' Q1 E1 A1 A2 A1 0 ' ' ' Q3 E3 A3 A2 A3 0
' A1

' A2

' A3
放热过程。 吸热过程。
2018年10月7日星期日
大学物理 I 曹颖
21
15. 6 循环过程 卡诺循环
一、循环过程 (系统)从某态经历一系列变化过程又回 到初态的(周而复始的)过程。 P b P-V 图上为一闭合曲线。 1)特性: E 0 a c 2)循环过程有正、逆之分。


i
ki

i
pi
对于理想气体,忽略分子间的作用 ,则
m i 平衡态下气体内能: E RT M2
2018年10月7日星期日
E理 Ek=E (T )
大学物理 I 曹颖

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REPORTING
目录
• 热力学基本概念与定律 • 热力学过程与循环 • 热力学第二定律与熵增原理 • 理想气体状态方程及应用 • 热力学在能源利用和环境保护中应用
PART 01
热力学基本概念与定律
REPORTING
热力学系统及其分类
孤立系统
与外界没有物质和能量交换的系统。
一切实际过程都是不可逆过程。
热力学温标及其特点
热力学温标 热力学温标是由热力学第二定律引出的与测温物质无关的理想温标。
热力学温度T与摄氏温度t的关系为:T=t+273.15K。
热力学温标及其特点
01
02
03
04
热力学温标的特点
热力学温标的零点为绝对零度 ,即-273.15℃。
热力学温标与测温物质的性质 无关,因此更为客观和准确。
01
可逆过程
02
系统经过某一过程从状态1变到状态2后,如果能使系统 和环境都完全复原,则这样的过程称为可逆过程。
03
可逆过程是一种理想化的抽象过程,实际上并不存在。
04
不可逆过程
05
系统经过某一过程从状态1变到状态2后,无论采用何种 方法都不能使系统和环境都完全复原,则这样的过程称为 不可逆过程。
06
PART 03
热力学第二定律与熵增原 理
REPORTING
热力学第二定律表述及意义
热力学第二定律的两种表述
01
04
热力学第二定律的意义
克劳修斯表述:热量不能自发地从低温物 体传到高温物体。
02
05
揭示了自然界中宏观过程的方向性。
开尔文表述:不可能从单一热源取热,使 之完全变为有用功而不产生其他影响。

化学热力学基础幻灯片

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式中,V——混合气体的总体积
式中,ni/n——称为第i种组分气体的物质的量分数
适用条件:
➢ 分压定律仅适用于理想气体混合物 ➢ 对低压下的真是气体混合物也可以近似适用。
例:在潜水员自身携带的水下呼吸器中充有氧气和氦气混合 气。现将25℃ 0.10MPa的12L He和0.10MPa的46LO2充入体 积为5.0 L的贮罐中。计算在25℃在该罐中两种气体的分压和 混合气体的总压。
3.1.2 液体
1、基本特征:流动性 2、蒸汽压
➢ 敞口容器中,液体会无限制蒸发成蒸汽,直至完全蒸发 ➢ 密闭容器中,液体蒸发有限 饱和蒸汽压:当液体的蒸发速率与蒸汽的凝聚速率相同时,蒸气压达到
平衡。 蒸气压表示液体分子向外逸出的趋势,其大小取决于液体的本性,与
液体的量无关。
3、沸点 沸点:气化先在液体表面发生,温度越高,蒸气压越大。当温度增加到
量方程式的书写有 辨别:3H2+N2=2NH3与1.5H2+0.5N2=0.5NH3,当反应进关度。ζ=1mol时的物
理意义
3.2.2 能量守恒与转化
▪ 系统:所需研究的对象 ▪ 环境:系统之外而与体系有关的部分 ▪ 系统的分类:
➢ 敞开系统:在系统与环境之间既有物质交换,又有能量交换。 ➢ 封闭系统:在系统与环境之间没有物质交换,只有能量交换。 ➢ 孤立系统:在系统与环境之间既没有物质交换,也没有能量交换。 状态函数:确定系统状态的函数,温度、压力、体积、质量、密度、
蒸气压等于外界压力时,气体在液面及液体内部同时发生,内部液体 的气化产生大量气泡上升到液面破裂,即沸腾,此刻的温度即沸点。 液体在一定外压下有固定的沸点,增大外压,沸点上升。
3.1.3 固体
1、基本特征:一定体积、一定形状 2、分类: ➢ 晶体:粒子按一定规则排列,各向异性,有一定沸点 ➢ 无定形体:内部粒子无规则排列,没有固定熔点,各向同

大学物理热学第十三章 热力学基础 PPT

大学物理热学第十三章 热力学基础 PPT

Mayer公式
•摩尔热容比
CP,m i 2
CV ,m i
泊松比
CV ,m
i 2
R
Cp,m
CV ,m
R
i
2 2
R
单原子分子理想气体 i 3 1.67
双原子分子理想气体 i 5 1.40
多原子分子理想气体 i 6 1.33
pV m RT RT
M
Q CV ,m (T2 T1)
•过程曲线: p b T2
0
a T1 V
吸收得热量全部用来内能增加;或向外界放热以内能减小为代 价;系统对外不作功。
3、理想气体定体摩尔热容 CV ,m
•定义:1mol、等体过程升高1度所需得热量
•等体过程吸热 QV CV ,m (T2 T1)
•等体过程内能得增量
E
QV
i 2
R
T2
T1 CV ,m T2
13-1 准静态过程 功 热量
一、准静态过程
可用P-V 图上得一条有
方向得曲线表示。
二、功
准静态过程系统对外界做功:
元功: dW Fdl pSdl pdV
dl
系统体积由V1变 为V2,系统对外 界作总功为:
V2
W= pdV
V1
p F S pe
光滑
注意:
V2
W= pdV
V1
1、V ,W>0 ;V ,W<0或外界对系统作功 ,V不变时W=0
V2 PdV
V1
i CV ,m 2 R
CP,m
CV ,m
CP,m CV ,m R
等容 等压
WV 0
QV CV ,m (T2 T1) E
QP Cp,m (T2 T1) CV ,m (T2 T1) P(V2 V1) WP P(V2 V1) R(T2 T1)

大学化学热力学基础ppt课件

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01
耗散结构理论
研究非平衡态系统中自组织现象的理论 框架,探讨系统如何通过自组织形成有 序结构。
02
03
协同学
研究非平衡态系统中各部分之间协同 作用的理论,揭示系统如何通过协同 作用实现自组织过程。
谢谢聆听
03
开放系统
与外界既有能量交换又有物质交换的系统。
热力学平衡态与过程
平衡态
在不受外界影响的条件下,系统各部 分的宏观性质不随时间变化的状态。
热力学过程
系统由一个平衡态转变到另一个平衡 态的经过。
热力学第一定律
内容
热量可以从一个物体传递到另一个物体,也可以与机械能或其他能量互相转换,但是在转换过程中,能量的总值 保持不变。
热力学性质的计算
热容
系统在某一过程中,温度升高(或降低)1K 所吸收(或放出)的热量,称为该系统在该过 程中的“热容”,用C表示。
热力学温度
热力学温标所表示的温度叫做热力学温度,用T表示, 单位是开尔文(K)。
焓变与熵变
在化学反应中,反应前后物质的焓的差值称为 焓变,用ΔH表示;反应前后物质的熵的差值 称为熵变,用ΔS表示。
03
热化学方程式的书写与计算
04
生成焓与燃烧焓的概念及应用
盖斯定律及应用
盖斯定律的内容与意义 利用盖斯定律计算反应热
热化学方程式的加和与相 减
盖斯定律在工业生产中的 应用
化学反应方向判据
焓变与熵变对反应方向 的影响
沉淀溶解平衡与溶度积 常数
01
02
03
自由能变化与反应方向 的关系
04
影响沉淀溶解平衡的因 素
实际循环效率分析
循环效率定义
评价热机或制冷机性能的重要指标,表示有用功与输入功的比值。循环效率越高,表示 机器性能越好。

高中物理竞赛课件 第七章 热力学基础 (共67张PPT)

高中物理竞赛课件 第七章  热力学基础 (共67张PPT)

E i RT dE i RdT
2
2
CP
dQP dT
dQP
dE
PdV
i 2
RdT
RdT
PV RT d(PV) PdV VdP PdV RdT
14
单原子:i 3 双原子:i 5 多原子:i 6 二、三种等值过程
5
3
7
5
8
6
1.等容过程 特征:dV 0 dA 0
p
过程方程:
(1)状态d的体积Vd; (2)整个过程对外所做的功;
(3)整个过程吸收的热量.
p
2p1
c
解: (1)由绝热过程方程:
TcVc 1 TdVd 1
p1
ab
d
1
得:Vd
Tc Td
1
Vc
根据题意:
Td
Ta
p1V1 R
o v1 2v1
v
Vc 2V1
Tc
pcVc R
4 p1V1 R
4Ta
5
3
27
(2)整个过程对外所做的功;
真空
T
T0
2V0
∵绝热过程
(E E0) A 0
而 A=0
V0 1T0 (2V0) 1T T P0V0 P(2V0) P
E E0 (T T0)
始末两态满足 P0V0 P(2V0)
状态方程
T0
T
P
1 2
P0
26
例7-4 1mol单原子理想气体,由状态a(p1,V1)先等压加热至体积增大1倍,再等体加热至压 力增大1倍,最后再经绝热膨胀,使其温度降至初始温度,如图所示,试求:
i 2 1
1
i
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M Qp MmoC l p(T2.T1)
三、热力学第一定律对等体、等压和等温过程
的应用
V2
依据:Q=E+ PdV
V1
1、 等体过程:
以及
PV M RT Mm o l
(1)特征: (2)计算:
dV=0 ∴ dA=0
QVEM M mol2i RT
系统从外界吸收的热量全部用来增加气体内能。
.
M QV MmoC l V(T2T1)
.
dQ pdE PdV
C Pd dP Q T d E dPTdC V VR
CPCVR
迈耶公式
说明:
在等压过程中,1mol理想气体,温度升
高1K时,要比其在等体过程中多吸收8.31
J的热量,用于对外作功。
.
CP(2i 1)Ri22R
1.33 多原子
摩尔热容比:
CP CV
i 2 i
1.40 1.67
开尔文
卡诺 .
克劳修斯
R 电源
本章对热力学系统,从能量观点出发, 分析、说明热力学系统热、功转换的关 系和条件。
.
内容
一、热力学第一定律
二、气体摩尔热容
三、绝热过程
四、循环过程 卡诺循环
五、热力学第二定律
六、热力学第二定律统计意义
七、卡诺定理 克劳修斯熵
八、小结
.
一、热力学第一定律
安徽工业大学应用物理系 .
dV0, 系统对外作正功;
dV0, 系统对外作负功; dV0, 系统不作功。
.
A V2 PdV V1
P A
功的大小等于
P~V 图上过程曲
PdV
线P=P(V)下的面 积。
V1 PdV
V1
B
功与过程的路
0 V1
V2
V
径有关。
.
功、热量、内能
2、热量 Q
系统和外界温度不同,就会传热,或称能 量交换,热量传递可以改变系统的状态。
QabAab
Vb Va
Pd
V
Eacbda 0
Q acb dA aacb da V V abPdV . V V daPdV 50012(0J)0
二、气体摩尔热容量
安徽工业大学应用物理系 .
气体的摩尔热容量
比热 C比:当1Kg物质温度每升高1摄氏所 吸收的热量。 单位: (JK-1 kg-1)
做功、传热都是过程量。
功、热量、内能
3、内能 E
热力学系统在一定的状态下,具有一定的 能量,称为热力学系统的内能。
内能的变化只决定于出末两个状态,与所经历 的过程无关,即内能是系统状态的单值函数。
若不考虑分子内部结构,系统的内能就是系统 中所有分子的热运动能量和分子间相互作用的势 能的总和。
热力学第一定律
P、V、T
得到的=留下的+付出的
.
第一类永动机 不可能实现。
Q ( E 2 E 1 ) A E A
热力学第一定律,是包含热量在内的能量守恒定律。
Q0 系统从外界吸热; Q0 系统向外界放热; A0 系统对外界做功; A0 外界对系统做功; E0 系统内能增加; E0 系统内能减少。
.
对微小的状态变化过程
法 卡诺,工程师,第一个把热与功联系 起来。(34岁)
德 迈耶,医生,第一个作出热功当量的 定量计算。(28岁)
英 焦耳,工业管理家,精确求出热功 当量的关系。(25岁)
德 赫姆霍兹,生理学家。多方面论证 了能量转化和守.恒定律。(32岁)
热力学第一定律:
Q=E+A
给 量外 系 量 内 外 系 界统 能 统作 传 增 对功
EM M mol2i R(T2T1)
i
CV 2 R
可见:Cv只与自由度i有关,与T无关。
对于理想气体:
dE
M Mmol
CVdT
任何过程
.
2、等压过程
(1)特征: dP=0
(2)计算:
V 2
Q pE PdV EP(V 2V 1)
V 1
等压过程中,系统从外界吸热,一部 分用来增加气体内能,一部分用来对 外作功。
热容量:
C dQ dT
(JK-1)
摩尔热容Cm :当物质的量为1mol时的热容。
单位: (Jmol -1 K-1)
.
一、 定容摩尔热容
CV
dQV dT
等容过程,1摩尔 物质温度升高1K 时所吸收的热量
QV M M moC l V(T2T1)
二、 定压摩尔热容
Cp
dQ p dT
等压过程,1摩尔 物质温度升高1K 时所吸收的热量
B、准静态过程
在过程中每一时刻,系统都处于平衡态,这是一 种理想过程。
当系统弛豫比宏观变化快得多时,这个过程中每 一状态都可近似看作平衡态,该过程就可认为是准 静态过程。
功、热量、内能
1、功 A 当气体进行准静态膨 胀时,气体对外界作 的元功为:
dl P
S
活塞与汽缸无摩擦
dA PdV
A V2 PdV V1
等温过程中,系统从外界吸热全部用 来对外作功。
QT
AT
M RTlnV2
Mmol
V1
.
M RTlnP1
Mmol
P2
例:有1mol理想气体 (1)a b等温,
(2)a c等容,然后c b等压,
分别计算A与Q。
解: (1) AabM M moR l T lnV Vab
P(atm)
2a
21.011 3502.2 41 03ln2
热力学过程
热力学系统:在热力学中,一般把所研究的 物体或物体组称为热力学系统,简称系统。
热力学过程:热力学系统(大量微观粒子组 成的气体、固体、液体)状态随时间变化的过程。
热力学过程
A、非静态过程
当系统宏观变化比弛豫更快时,这个过程中每一状 态都是非平衡态。
系统从平衡态1到平衡态 2,经过一个过程,平衡态 1 必首先被破坏,系统变为非平衡态,从非平衡态到 新的平衡态所需的时间为弛豫时间。
双原子 单原子
理想气体的热容与温度无关。这一结 论在低温时与实验值相符,在高温时 与实验值不符。
.
3、等温过程:
恒 (1)特征: T不变。 温

∴ dE=0

T QT P
(2)计算:

P
QT AT

.
V1
V
V2
AT
V2 PdV
V1
AT
M RTlnV2
Mmol
V1
M RTlnP1
Mmol
P2
3.1 5120(J)
1c
b
Qab Aab
(2)
Acb
Vb Vc
PdV
0 22.4 44.8
11.01310522.4103
22.7102(J)
. Qacb Acb
V(l)
三、绝热过程
dQdEdA
热力学第一定律适用于任何热力学系统 所进行的任意过程。
.
一定量的理想气体经历acb过程时吸 热500J, 则经历acbda过程时吸热为?
(A) -1200J
P(×105Pa)
(B) 700J
4a
d
(√C) -700J
(D) 1000J
思路: Eab 0
c
1e
01
b
4 V(×10-3m3)
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