大學(xué)物理 熱力學(xué)基礎(chǔ).ppt

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一.準(zhǔn)靜態(tài)過程,第十三章熱力學(xué)基礎(chǔ),13–1準(zhǔn)靜態(tài)過程功熱量,無限緩慢,中間狀態(tài)—一系列平衡態(tài),P－V圖,“點(diǎn)”—平衡態(tài),“曲線”—準(zhǔn)靜態(tài)過程,1.,二.功,—系統(tǒng)體積變化,b.過程量,不同過程P=f(V)形式不同,a.P－V圖面積—功,膨脹對(duì)外作功內(nèi)→外內(nèi)能→機(jī)械能,壓縮外對(duì)內(nèi)作功外→內(nèi)機(jī)械能→內(nèi)能,2.,三.熱量,[討論]下列常見過程中功的計(jì)算,a.等體b.等壓c.等溫d.直線過程,—功以外的能量交換方式,一般,(中學(xué):),如Cm與T關(guān)系不大,a.過程量,b.吸放熱與?T無必然關(guān)系,等體Cm=CV,m等壓Cm=CP,m…,如等體或等壓Q>0T↑，Q0(膨脹)，QEP水低,由卡諾定理、對(duì)可逆卡諾循環(huán),推廣—任意可逆循環(huán),33.,推廣—任意可逆循環(huán),,定義,元過程,34.,二.熵變計(jì)算,1.熵S—態(tài)函數(shù),2.可加性,—只與始末狀態(tài)有關(guān),與過程無關(guān),35.,[例1]計(jì)算不同溫度液體混合后的熵變.質(zhì)量為0.30kg、溫度為90C的水,與質(zhì)量為0.70kg、溫度為20C的水混合后,最后達(dá)到平衡狀態(tài).試求水的熵變.設(shè)整個(gè)系統(tǒng)與外界間無能量傳遞.,分析:,a.液體混合,—設(shè)為可逆等壓過程,—熱平衡溫度,[討論],36.,（已知水的定壓比熱容Cp＝4.18x103J/kg.K),[例2]求熱傳導(dǎo)中的熵變.,如圖示,有一個(gè)容器是由絕熱材料做成.容器內(nèi)有兩個(gè)彼此相接觸的物體A和B,它們的溫度分別為TA和TB,且TA>TB.容器內(nèi)A、B間有熱量傳遞.試求它們的熵變.,熱傳導(dǎo)無限緩慢進(jìn)行,—可逆等溫過程,元過程,,啟示：,37.,在微小時(shí)間內(nèi)，AB間傳遞微小的熱量?Q,三.熵增加原理,四.熵增加原理與熱力學(xué)第二定律,38.,熱力學(xué)第二定律亦可表述為：一切自發(fā)過程總是向著熵增加的方向進(jìn)行.,孤立系統(tǒng)中的熵永不減少.,[例]證明理想氣體絕熱自由膨脹過程是不可逆的.,分析:,由,39.,一.玻爾茲曼關(guān)系式—熵與熱力學(xué)概率,13－8熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計(jì)解釋,熵的微觀本質(zhì)？,孤立系統(tǒng)(無外界影響),S小,S大(最大),？,問題S——無序度,有無關(guān)系？之間如何度量？,Boltzmann(1877)(統(tǒng)計(jì)力學(xué)),40.,說明：玻爾茲曼關(guān)系式簡(jiǎn)單說明氣體自由膨脹的情況,劃分相等子空間(?),數(shù)目為,同理,42.,,始末微觀狀態(tài)數(shù)比值,兩邊取自然對(duì)數(shù)乘以k,與前例結(jié)論比較,得,孤立系統(tǒng)熵增加的過程也是系統(tǒng)微觀狀態(tài)數(shù)增大的過程（即熱力學(xué)概率增大的過程），是系統(tǒng)從非平衡態(tài)趨于平衡態(tài)的過程，是一個(gè)不可逆過程。,43.,,[討論]4個(gè)全同粒子(a、b、c、d)占據(jù)兩個(gè)子空間,左2右2—“均勻”—“平衡”—W最大—無序,啟示：,41.,二.無序度和熱力學(xué)概率,熱力學(xué)概率W是分子熱運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)無序度的量度,1.結(jié)論,孤立熱力學(xué)系統(tǒng)中自發(fā)過程都是W較小狀態(tài)向W較大狀態(tài)方向發(fā)展,2.意義,—廣義熵概念,應(yīng)用:,自然科學(xué)(物理的、非物理的)、社會(huì)人文科學(xué)、經(jīng)濟(jì)…,44.,