第6章-热力学

2600
QQCB
3200 600
B热源共吸收热量Q=3200J; C热源共放出热量600J.
2.13一个四壁竖直的大开口水槽，其中盛水，水深 为H。在槽的一侧水下深h处开一小孔。（1）射出 的水流到地面时距槽底边的距离是多少？（2）在槽 壁上多高处再开一小孔，能使射出的水流具有相同 的射程？（3）要想得到最大的射程，小孔要开在水 面以下多深处，最大射程为多少？
(3)在工作物质经过一个循环后: 熵变S 0,
由于制冷机为可逆机，则：＝ T2 200 1
T1 T2 400 200
则：＝1＝ Q2
A
Q2
A
若吸热836不变，则：Q2 A＝836，Q1 1672J , 总熵变：S＝1672 ＋－836 ＝0
400 200
若放热2508不变，则：Q1
卡
1
T2 T1
e卡
T2 T1 T2
(4).掌握热机和致冷机的工作原理图 .
三、热力学第二定律
1. 可逆过程和不可逆过程。
2. 热力学第二定律的两种表述。
3、 熵
2 dQ
S2 S1
1
T
,或dS dQ T
.
1. 定(1)义等:容过程
S
m M
CVm
ln
T2 T1
2.
理(2想) 等气压体过等程值过程S 的 M熵m 变CPm
ln
T2 T1
(3) 等温过程 S m R ln V2
M
V1
( 4 ) 绝热过程 S 0
（5）相变、同相温变过程的熵变
相变 : S l m , S m
T
T
(放热取 , 吸热取)
同相温变 : S cm ln T2 T1

dW = Fdl = pSdl = pdV
W V2 pdV V1
dV>0,dW>0系统对外界作正功 dV<0,dW<0系统对外界作负功 dV=0,dW=0系统不作功
• 功是过程量。 如图示两过程的体积功
第6章 热力学基础
p
S
dl
p1 a
p
I
p2
b
0 V1 dV V2 V
4
第6章 热力学基础
• 作功改变系统热力学状态的微观实质：
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得
pdV Vdp R pdV
CV
第6章 热力学基础
CV pdV CVVdp RpdV
CP pdV CVVdp 0
dp dV 0
pV
上式积分 得
dp p
dV V
0
ln p lnV C
ln pV C 14
pV C1
第6章 热力学基础
TV 1 C2
p 1T C3 ──又称泊松方程
p1 p2 p1
p2V2 ln
p1 p2
p2
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四、绝热过程
第6章 热力学基础
若系统状态变化过程中，系统与外界没有热交换.
特征
dQ 0
dE dW 0
1.绝热方程 对于准静态过程有
vCV dT pdV 0
(1)
pV vRT 取微分得
pdV Vdp vRdT
(2)
由(1)和(2)消去vdT
dV Vr
p1V1
1
1 (V2 1
1 V1 1
)
W＝
p1V1
1
(V1
1
V2
1 )
p1V1 V1 1 p2V2 V2 1

斐克(A.E.Fick)定律
• 设气体的粒子数密度n只沿z轴方间改变 n=n(z)。定义一个称为分子数密度梯度的矢 量，其方向在z轴方向，指向n增加的方向， 其数值为dn/dz。 • 设ΔS为与z轴垂直的一小面积。实验表明， Δt时间内通过ΔS面净的向z轴正方向运动的 分子数ΔN与dn/dz成正比，与ΔS和Δt也成 正比
• 假定所研究的系统固定 于端面z=0到l之间，热 量或物料从两端流入或 流出，保证端面状态参 量恒定，广义力X=X0 恒定且空间均匀。 • 考虑另一对此定态有所 偏离的状态，X=X0+δX。 受到外部条件的制约， 在两端δX(0)=δX(l)=0， 所以在中间δX必然有 正有负。 • 不妨设它们具有正弦的 函数形式：
Z 2d v n 2v n

1 2d n
2

1 2n
平均自由程与有效直径d及分子数密度有关,与分子 平均速率无关。d的数量级为Å。标准状况下， Z 的数量级为109/s， 的数量级为0.1μm
平均自由程与压强

kT 2d 2 P kT 2P
• 对0℃的空气，P=1atm时，平均自由程为 0.065μm、；P=10-6Torr时，为50m。
气体具有内摩擦力的性质称 为黏性 黏性现象是非平衡现象。
牛顿黏性定律
du f S dz
• η 称为动力黏度，简称黏度 • 设Δ S为气体中一个平行于M板的面， Δ S 面上下的气层相互施以作用力f， • u为气体定向运动速率，u应为z的函数 u=u(z)
C、傅里叶热传导定律
• 单位时间内通过z=z0面ΔS=ΔxΔy上的热量 ΔQ/Δt(即热通量或热流H)为
• 6.4.3线性区不可逆过程 • 当系统偏离平衡态不远时，“力”足够弱， “流”与“力”成线性关系。这种区域称 为不可逆过程的线性区，相应的过程称为 线性不可逆过程或近平衡过程

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02
热力学第一定律
Chapter
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热力学第一定律表述及意义
表述
热力学系统从外界吸收的热量Q与对环境所作的功 W之和等于系统内能的增量ΔU。即ΔU=Q+W。
意义
热力学第一定律是能量守恒定律在热力学系统中的 具体表达，它揭示了热力学过程中能量转化的规律， 是热力学的基础。
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能量守恒原理在化学反应中应用
化学反应中的能量转化
化学反应中常伴随着能量的吸收和释 放，这些能量变化遵循能量守恒原理。
反应热与焓变
反应热是化学反应过程中吸收或释放的 热量，焓变是反应物和生成物内能之差， 两者在数值上相等，符号相反。
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焓变计算及实际意义
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焓变计算
应用举例
利用盖斯定律可以间接计算一些难以直接测量的反应热，例如通过已知的反应 热数据来计算未知反应的反应热。
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03
热力学第二定律与熵增原理
Chapter
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热力学第二定律表述及意义
热力学第二定律的两种表述
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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。
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自发过程判断依据
对于孤立系统，熵变大于零的 过程是自发的。
对于非孤立系统，需要同时考 虑焓变和熵变，利用自由能判
据来判断过程的自发性。
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熵变计算及实际意义
熵变的计算 对于理想气体，熵变可通过状态方程
和热力学第一定律求得。
对于实际气体和凝聚态物质，需要借 助实验数据或经验公式来计算熵变。