《Lecture 16 理想氣體的等體等壓等溫與絕熱過(guò)程【教學(xué)類別】》由會(huì)員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《Lecture 16 理想氣體的等體等壓等溫與絕熱過(guò)程【教學(xué)類別】（19頁(yè)珍藏版）》請(qǐng)?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、青島科技大學(xué)青島科技大學(xué) 大學(xué)物理講義大學(xué)物理講義1應(yīng)用2青島科技大學(xué)青島科技大學(xué) 大學(xué)物理講義大學(xué)物理講義 計(jì)算各等值過(guò)程的熱量、功和內(nèi)能的理論基礎(chǔ)計(jì)算各等值過(guò)程的熱量、功和內(nèi)能的理論基礎(chǔ)pVRT（1）（理想氣體的共性）（理想氣體的共性）21dVVVpEQVpEQddd（2）解決過(guò)程中能解決過(guò)程中能量轉(zhuǎn)換的問(wèn)題量轉(zhuǎn)換的問(wèn)題)(TEE（3）（理想氣體的狀態(tài)函數(shù)）（理想氣體的狀態(tài)函數(shù)）（4）各等值過(guò)程的特性各等值過(guò)程的特性.2應(yīng)用2青島科技大學(xué)青島科技大學(xué) 大學(xué)物理講義大學(xué)物理講義單位單位11KmolJ一一 等體等體(等容等容)過(guò)程過(guò)程 定體定體(定容定容)摩爾摩爾熱容熱容(thermal ca

2、pacity)0d,0dWV熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第一定律EQVddTQCVVddm,TCQVVddm,特性特性 常量常量V),(11TVp),(22TVp2p1pVpVo定體摩爾熱容定體摩爾熱容(量量):理想氣體在等體過(guò)程中吸收理想氣體在等體過(guò)程中吸收熱量熱量 ，使溫度升高，使溫度升高 ,其定體摩爾熱容為其定體摩爾熱容為mol1VQdTd過(guò)程方程過(guò)程方程 常量常量1pT3應(yīng)用2青島科技大學(xué)青島科技大學(xué) 大學(xué)物理講義大學(xué)物理講義,mdddVVQECT,m2121()VVQCTTEE熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第一定律TQCVVddm,1E2EVQ1EVQ2E),(11TVp),(22TVp2p1pVpV

3、o 等體等體升升壓壓 12),(11TVp),(22TVp2p1pVpVo 等體等體降降壓壓 12對(duì)對(duì) mol氣體氣體4應(yīng)用2青島科技大學(xué)青島科技大學(xué) 大學(xué)物理講義大學(xué)物理講義2V),(11TVp),(22TVpp1VpVo12二二 等壓過(guò)程等壓過(guò)程 定壓摩爾熱容定壓摩爾熱容過(guò)程方程過(guò)程方程 常量常量1VT熱一律熱一律WEQpdddTQCppddm,特特 性性 常量常量p)(12VVpW功功 定壓摩爾熱容定壓摩爾熱容:理想氣體在等壓過(guò)程中吸理想氣體在等壓過(guò)程中吸收的熱量收的熱量 ，溫度升高，溫度升高 ，其定壓摩爾熱容為，其定壓摩爾熱容為mol1pQdTdTCQppddm,W5應(yīng)用2青島科技大學(xué)

4、青島科技大學(xué) 大學(xué)物理講義大學(xué)物理講義VpETCQppddddm,TRVpddRCCVpm,m,TCEVddm,可得定壓摩爾熱容和定體摩爾熱容的關(guān)系可得定壓摩爾熱容和定體摩爾熱容的關(guān)系)(12VVpW21()R TT21,m21()VEECTT,m21(),ppQCTT 摩爾熱容比摩爾熱容比 m,m,VpCC6應(yīng)用2青島科技大學(xué)青島科技大學(xué) 大學(xué)物理講義大學(xué)物理講義比比 熱熱 容定義容定義TQCdd熱容熱容比熱容比熱容(specific heat)mCTmQcdd2V),(11TVp),(22TVpp1VpVo12W等等 壓壓 膨膨 脹脹2V),(11TVp),(22TVpp1VpVo12W等

5、等 壓壓 壓壓 縮縮1E2EpQ1EpQ2E W W7應(yīng)用2青島科技大學(xué)青島科技大學(xué) 大學(xué)物理講義大學(xué)物理講義三三 等溫過(guò)程等溫過(guò)程熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第一定律0dE恒溫?zé)嵩春銣責(zé)嵩碩RTpV21dVVTVpWQVpWQTddd12),(11TVp),(22TVp1p2p1V2VpVoVd特征特征 常量常量T過(guò)程方程過(guò)程方程pV常量常量8應(yīng)用2青島科技大學(xué)青島科技大學(xué) 大學(xué)物理講義大學(xué)物理講義EE21dVTVRTQWVV21lnVRTV12lnpRTp12),(11TVp),(22TVp1p2p1V2VpVo等溫等溫膨脹膨脹W12),(11TVp),(22TVp1p2p1V2VpVoW等溫等溫

6、壓縮壓縮TQTQ W W9應(yīng)用2青島科技大學(xué)青島科技大學(xué) 大學(xué)物理講義大學(xué)物理講義),(111TVp),(222TVp121p2p1V2VpVo四四 絕熱絕熱(adiabatic process)過(guò)程過(guò)程與外界無(wú)熱量交換的過(guò)程與外界無(wú)熱量交換的過(guò)程,m21()VCTTOdQ特征特征21,mdTVTCT,mddVECT21dVVVpWVd絕熱的汽缸壁和活塞絕熱的汽缸壁和活塞EWdd熱一律熱一律0dd EW10應(yīng)用2青島科技大學(xué)青島科技大學(xué) 大學(xué)物理講義大學(xué)物理講義)(2211m,m,m,VpVpCCCWVPV12211VpVpW,m21()VWCTT 若已知若已知 及及2211,VpVp),(1

7、11TVp),(222TVp121p2p1V2VpVoWEW)(2211m,RVpRVpCWVpVRT從從 可得可得由熱力學(xué)第一定律有由熱力學(xué)第一定律有或或,m12()VWCTT11應(yīng)用2青島科技大學(xué)青島科技大學(xué) 大學(xué)物理講義大學(xué)物理講義 絕熱過(guò)程方程的推導(dǎo)絕熱過(guò)程方程的推導(dǎo)EWQdd,0d,mddVp VCT pVRT,mddVRTVCTVTTVVd11dTTRCVVVddm,分離變量得分離變量得),(111TVp),(222TVp121p2p1V2VpVo0Q絕絕 熱熱 方方 程程TV1pVTp1常量常量常量常量常量常量12應(yīng)用2青島科技大學(xué)青島科技大學(xué) 大學(xué)物理講義大學(xué)物理講義),(11

8、1TVp),(222TVp121p2p1V2VpVoW絕絕 熱熱 膨膨 脹脹),(111TVp),(222TVp121p2p1V2VpVoW絕絕 熱熱 壓壓 縮縮1E2E1E2E W W13應(yīng)用2青島科技大學(xué)青島科技大學(xué) 大學(xué)物理講義大學(xué)物理講義五五 絕熱線絕熱線(adiabat)和等溫線和等溫線(isotherm)絕熱絕熱過(guò)程曲線的斜率過(guò)程曲線的斜率等溫等溫過(guò)程曲線的斜率過(guò)程曲線的斜率0ddpVVp0dd1pVVpVAAaVpVp)dd(AATVpVp)dd(絕熱線的斜率大于絕熱線的斜率大于等溫線的斜率等溫線的斜率.pV常量常量pV常量常量ApBVAVApVoT0QVapTpBC常量常量14

9、應(yīng)用2青島科技大學(xué)青島科技大學(xué) 大學(xué)物理講義大學(xué)物理講義 例例1 設(shè)有設(shè)有 5 mol 的氫氣，最初的壓強(qiáng)為的氫氣，最初的壓強(qiáng)為 溫度為溫度為 ，求在下列過(guò)程中，把氫氣壓縮為原體積，求在下列過(guò)程中，把氫氣壓縮為原體積的的 1/10 需作的功需作的功:1）等溫過(guò)程，）等溫過(guò)程，2）絕熱過(guò)程）絕熱過(guò)程.3）經(jīng)）經(jīng)這兩過(guò)程后，氣體的壓強(qiáng)各為多少？這兩過(guò)程后，氣體的壓強(qiáng)各為多少？Pa10013.1520 C解解 1）等溫過(guò)程）等溫過(guò)程42121ln2.80 10 JVWRTV2）氫氣為雙原子氣體）氫氣為雙原子氣體由表查得由表查得 ，有，有41.1K753)(12112VVTT1T2T121p2p1V1

10、0122VVVpVo2p12TT 0QT 2常量常量15應(yīng)用2青島科技大學(xué)青島科技大學(xué) 大學(xué)物理講義大學(xué)物理講義K7532T12,21()V mWCTT 11,KmolJ44.20mVCJ1070.4412W3）對(duì)等溫過(guò)程）對(duì)等溫過(guò)程Pa10013.1)(62112VVpp對(duì)絕熱過(guò)程對(duì)絕熱過(guò)程,有有Pa1055.2)(62112VVpp1T2T121p2p1V10122VVVpVo2p12TT 0Q 2T常量常量16應(yīng)用2青島科技大學(xué)青島科技大學(xué) 大學(xué)物理講義大學(xué)物理講義 例例2 2 氮?dú)庖夯獨(dú)庖夯?，把氮?dú)夥旁谝粋€(gè)絕熱的汽缸中把氮?dú)夥旁谝粋€(gè)絕熱的汽缸中.開(kāi)始時(shí)開(kāi)始時(shí),氮?dú)獾膲簭?qiáng)為氮?dú)獾膲簭?qiáng)

11、為5050個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓、溫度為個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓、溫度為300K;300K;經(jīng)急速膨脹后經(jīng)急速膨脹后,其壓強(qiáng)降至其壓強(qiáng)降至 1 1個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓,從而使氮從而使氮?dú)庖夯瘹庖夯?.試問(wèn)此時(shí)氮的溫度為多少試問(wèn)此時(shí)氮的溫度為多少?解解 氮?dú)饪梢暈槔硐霘怏w氮?dú)饪梢暈槔硐霘怏w,其液化過(guò)程為絕熱過(guò)程其液化過(guò)程為絕熱過(guò)程.氮?dú)鉃殡p原子氣體由表查得氮?dú)鉃殡p原子氣體由表查得40.1K0.98)(/)1(1212ppTTPa10013.15051pK3001T521.013 10 Pap 17應(yīng)用2青島科技大學(xué)青島科技大學(xué) 大學(xué)物理講義大學(xué)物理講義 例例3 在一氣缸內(nèi)放有一定量的水，活塞與汽缸在一氣缸內(nèi)放有一

12、定量的水，活塞與汽缸間的摩擦不計(jì)間的摩擦不計(jì),缸壁由缸壁由良良導(dǎo)熱材料制成導(dǎo)熱材料制成.作用于活塞作用于活塞上的壓強(qiáng)上的壓強(qiáng) .開(kāi)始時(shí)開(kāi)始時(shí),活塞與水面接觸活塞與水面接觸.若使環(huán)境若使環(huán)境(熱源熱源)溫度非常緩慢地升高到溫度非常緩慢地升高到 .求把求把單位質(zhì)量的水汽化為水蒸汽單位質(zhì)量的水汽化為水蒸汽,水的內(nèi)能改變了多少水的內(nèi)能改變了多少?Pa10013.15pC100已知已知水的汽化熱為水的汽化熱為 16kgJ1026.2L水的密度水的密度3mkg1040水水蒸汽的密度水蒸汽的密度3mkg598.0蒸汽解解 水汽化所需的熱量水汽化所需的熱量mLQ 水汽化后體積膨脹為水汽化后體積膨脹為)11(水蒸汽mV水水水蒸氣水蒸氣 熱源熱源100mp18應(yīng)用2青島科技大學(xué)青島科技大學(xué) 大學(xué)物理講義大學(xué)物理講義)11(水蒸汽mV)11(d水蒸汽pmVpVpW)11(水蒸汽pmmLWQE16kgJ1009.2)11(水蒸汽pLmE16kgJ1026.2L3mkg1040水3mkg598.0蒸汽水水水蒸氣水蒸氣 熱源熱源100mp19應(yīng)用2