绝热过程课件.ppt

84 绝 热 过 程 第 8章 热 力 学 基 础 1),( 111 TVp ),( 222 TVp 1p2p 1V 2V p Vo一 绝 热 过 程在 系 统 不 与 外 界 交 换 热 量 的条 件 下 ， 系 统 的 状 态 变 化 过程 叫 做 绝 热 过 程 . 0d Q特 征 Vdd dp V E 21 2 1d ( )V VV molMp V C T TM 气 体 对 外 做 功 : 84 绝 热 过 程 第 8章 热 力 学 基 础 2d 0Q d dVmolMp V C TM d d dmol molM MpV RT p V V p R TM M ( ) d d V VC R p V C V p d d/ 0p V p V p VC C R C C p V ln lnp V pV 恒 量 或 恒 量1 1mol TVMpV RTM p T 恒 量恒 量 绝 热 方 程 1TV 恒 量pV 恒 量 Tp 1 恒 量 84 绝 热 过 程 第 8章 热 力 学 基 础 3),( 111 TVp ),( 222 TVp 1p2p 1V 2V p Vo A绝 热 膨 胀 ),( 111 TVp ),( 222 TVp 1p2p 1V2V p Vo A绝 热 压 缩 1E 2E1E 2E A A 84 绝 热 过 程 第 8章 热 力 学 基 础 4绝 热 过 程 曲 线 的 斜 率等 温 过 程 曲 线 的 斜 率dd Sp pV V 绝 热 线 的 斜 率 大 于等 温 线 的 斜 率 . pV CpV CAp AV VAV A p Vo T 0QVSp Tp BC 常 量 A处 斜 率 为 dd AS AppV V dd Tp pV V A处 斜 率 为 dd AT AppV V 84 绝 热 过 程 第 8章 热 力 学 基 础 5结 论 ： P V图 上 绝热 线 比 等 温 线 陡 。问 题 ： 如 何 从 物 理 上 解 释 上述 现 象 ？当 气 体 压 缩 同 样 的 体 积 V， 在 等 温 过 程 中 ， 因 为 温 度 不变 ， 压 强 增 大 仅 因 为 体 积 的 减 少 。 而 绝 热 压 缩 过 程 中 外 界对 系 统 做 功 ， 使 内 能 增 大 ， 温 度 升 高 ， 所 以 压 强 的 增 大 不仅 因 为 体 积 减 少 ， 还 由 于 温 度 的 升 高 ， 压 强 的 增 大 要 多 一 些 。 Ap AV VAV Ap Vo T 0QVSp Tp BC 常 量 84 绝 热 过 程 第 8章 热 力 学 基 础 6例 7.1 1mol单 原 子 理 想 气 体 ， 由 状 态 ，先 等 体 加 热 至 压 强 增 大 1倍 ， 再 等 压 加 热 至 体 积 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 ： 1( )a p 1， V解 (1) 1 1a pVT R 1 1 c cd a pVpVT T TR R c，1 1 1 1(2 )(2 ) 4 4c ap V pVT TR R (1)状 态 d的 体 积 ；(2)整 个 过 程 对 外 做 的 功 ；(3)整 个 过 程 吸 收 的 热 量 .dV 84 绝 热 过 程 第 8章 热 力 学 基 础 7(2)先 求 各 分 过 程 的 功 1 11 1.67 1 1 1( ) 4 2 15.8cd cdTV V V VT 1 1 1 1 102 (2 ) 2abbcAA p V V pV 1 1c c d dTV T V 由 绝 热 方 程 1 1( ) ( )3 9 9(4 )2 2 2cd cd v d c v c da a aA E C T T C T TR T T RT pV 整 个 过 程 对 外 做 的 总 功 为 1 1132ab bc cdA A A A pV 84 绝 热 过 程 第 8章 热 力 学 基 础 8(3)计 算 整 个 过 程 吸 收 的 总 热 量 有 两 种 方 法方 法 一 ： 根 据 整 个 过 程 吸 收 的 总 热 量 等 于 各 分 过 程吸 收 热 量 的 和 .先 求 各 分 过 程 热 量 为 1 1 1 13 3( ) ( )2 25 5( ) ( ) ( ) 52 20ab v b a b abc p c b c b c c b bcdQ C T T R T T pVQ C T T R T T p V p V pVQ 1 1132ab bc cdQ Q Q Q pV 84 绝 热 过 程 第 8章 热 力 学 基 础 9方 法 二 ： 对 abcd整 个 过 程 应 用 热 力 学 第 一 定 律 ：abcd ad abcdQ E A a dT T 0adE 1 1132abcd abcdQ A pV 84 绝 热 过 程 第 8章 热 力 学 基 础 10 补 充 例 题 1： 压 强 为 1.0 105Pa， 体 积 为 0.0082m3的 氮 气 ，从 初 始 温 度 300K加 热 到 400K， 如 加 热 时 （ 1） 体 积 不 变（ 2） 压 强 不 变 ， 问 各 需 热 量 多 少 ？ 哪 一 个 过 程 所 需 热 量大 ？ 为 什 么 ？ 解 答 ： （ 1） 1 1 22 1 2 1 1 11 15 ( ) ( ) ( 1)5 4001.0 10 0.0082 ( 1) 683J2 300 VV V Vmol CpV TMQ C T T C T T pVM RT R T （ 2） 1 1 22 1 2 1 1 11 1 5 ( ) ( ) ( 1)7 4001.0 10 0.0082 ( 1) 956J2 300 pp p pmol CpV TMQ C T T C T T pVM RT R T 1 如 图 所 示 ， 一 定 量 理 想 气 体 从 体 积 V1， 膨 胀 到 体积 V2分 别 经 历 的 过 程 是 ： AB等 压 过 程 ， AC等温 过 程 ； AD绝 热 过 程 ， 其 中 吸 热 量 最 多 的 过 程 (A) 是 AB. (B) 是 AC. (C) 是 AD. (D) 既 是 AB也 是 AC, 两 过 程 吸 热 一 样 多 p V O A B C D 84 绝 热 过 程 第 8章 热 力 学 基 础 122 质 量 一 定 的 理 想 气 体 ， 从 相 同 状 态 出 发 ， 分 别 经历 等 温 过 程 、 等 压 过 程 和 绝 热 过 程 ， 使 其 体 积 增 加一 倍 那 么 气 体 温 度 的 改 变 (绝 对 值 )在 (A) 绝 热 过 程 中 最 大 ， 等 压 过 程 中 最 小 (B) 绝 热 过 程 中 最 大 ， 等 温 过 程 中 最 小 (C) 等 压 过 程 中 最 大 ， 绝 热 过 程 中 最 小 (D) 等 压 过 程 中 最 大 ， 等 温 过 程 中 最 小 3. 对 于 理 想 气 体 系 统 来 说 ， 在 下 列 过 程 中 ， 哪 个过 程 系 统 所 吸 收 的 热 量 、 内 能 的 增 量 和 对 外 作 的功 三 者 均 为 负 值 (A) 等 体 降 压 过 程 (B) 等 温 膨 胀 过 程 (C) 绝 热 膨 胀 过 程 (D) 等 压 压 缩 过 程 84 绝 热 过 程 第 8章 热 力 学 基 础 134 一 物 质 系 统 从 外 界 吸 收 一 定 的 热 量 ， 则 (A) 系 统 的 内 能 一 定 增 加 (B) 系 统 的 内 能 一 定 减 少 (C) 系 统 的 内 能 一 定 保 持 不 变 (D) 系 统 的 内 能 可 能 增 加 ， 也 可 能 减 少 或 保 持 不 变 5 一 物 质 系 统 从 外 界 吸 收 一 定 的 热 量 ， 则 (A) 系 统 的 温 度 一 定 升 高 (B) 系 统 的 温 度 一 定 降 低 (C) 系 统 的 温 度 一 定 保 持 不 变 (D) 系 统 的 温 度 可 能 升 高 ， 也 可 能 降 低 或 保 持 不变 84 绝 热 过 程 第 8章 热 力 学 基 础 146 氦 气 、 氮 气 、 水 蒸 汽 (均 视 为 刚 性 分 子 理 想 气 体 )，它 们 的 摩 尔 数 相 同 ， 初 始 状 态 相 同 ， 若 使 它 们 在 体 积不 变 情 况 下 吸 收 相 等 的 热 量 ， 则 (A) 它 们 的 温 度 升 高 相 同 ， 压 强 增 加 相 同 (B) 它 们 的 温 度 升 高 相 同 ， 压 强 增 加 不 相 同 (C) 它 们 的 温 度 升 高 不 相 同 ， 压 强 增 加 不 相 同 (D) 它 们 的 温 度 升 高 不 相 同 ， 压 强 增 加 相 同 84 绝 热 过 程 第 8章 热 力 学 基 础 15T.25 TRTCE p 1.1mol单 原 子 分 子 理 想 气 体 在 定 压 下 温 度 增 加时 ， 内 能 的 增 量 判 断 题答 案 ： 错 ， 应 改 为 TRTCE V 23 2. 摩 尔 数 相 同 的 三 种 气 体 ： He、 N2、 CO2 (均 视为 刚 性 分 子 的 理 想 气 体 )， 它 们 从 相 同 的 初 态 出 发 ，都 经 历 等 体 吸 热 过 程 ， 若 吸 取 相 同 的 热 量 ， 则 三者 的 温 度 升 高 相 同 .答 案 ： 错 ， 它 们 的 温 度 升 高 依 次 是 ： 22 CONHe )()()( TTT 84 绝 热 过 程 第 8章 热 力 学 基 础 163. 摩 尔 数 相 同 的 氦 气 和 氮 气 (视 为 理 想 气 体 )， 从相 同 的 初 状 态 (即 p、 V、 T相 同 )开 始 作 等 压 膨 胀 到同 一 末 状 态 则 从 外 界 吸 收 的 热 量 相 同 . 答 案 ： 错 （ 等 压 过 程 QP=CP T， 而与 自 由 度 有 关 ， 又 由 题 设 T相 同 ， 故 自 由 度 大 的 气体 ， 即 氮 气 吸 热 较 多 ） RiCp 22 84 绝 热 过 程 第 8章 热 力 学 基 础 174.理 想 气 体 经 等 压 压 缩 时 ， 内 能 增 加 ， 同 时 吸热 这 样 的 过 程 可 能 发 生 。答 案 ： 不 可 能 （ 因 为 dp = 0，dA = pdV= (M/Mmol)RdT 0， dE = ( M/Mmol)CVdT0， 即 内 能 减 少 而 不 可 能 增 加 ，且 dQ=dE+dA， 即 气 体 放 热 而 不 可 能 吸 热 ） 84 绝 热 过 程 第 8章 热 力 学 基 础 181. 处 于 平 衡 态 A的 一 定 量 的 理 想 气 体 ， 若 经 准 静 态等 体 过 程 变 到 平 衡 态 B， 将 从 外 界 吸 收 热 量 416 J，若 经 准 静 态 等 压 过 程 变 到 与 平 衡 态 B有 相 同 温 度 的平 衡 态 C， 将 从 外 界 吸 收 热 量 582 J， 所 以 ， 从 平 衡态 A变 到 平 衡 态 C的 准 静 态 等 压 过 程 中 气 体 对 外 界 所作 的 功 为 _.166J2.一 定 量 的 理 想 气 体 ， 从 pV图 上 状 态 A出 发 ， 分 别经 历 等 压 、 等 温 、 绝 热 三 种 过 程 由 体 积 V 1膨 胀 到 体积 V2， 在 上 述 三 种 过 程 中 ： 气 体 对 外 作 功 最 大 的 是_过 程 ； 气 体 吸 热 最 多 的 _过 程 等 压 等 压填 空 题 84 绝 热 过 程 第 8章 热 力 学 基 础 190V021V3.一 定 量 理 想 气 体 ， 从 同 一 状 态 开 始 把 其 体 积 由 压 缩 到其 中 ： _过 程 气 体 内 能 减 小 最 多 ， 分 别 经 历 以 下 三 种 过 程 ： (1) 等 压 过 程 ；(2) 等 温 过 程 ； (3) 绝 热 过 程 等 压 _过 程 气 体 放 热 最 多 .等 压 84 绝 热 过 程 第 8章 热 力 学 基 础 20 84 绝 热 过 程 第 8章 热 力 学 基 础 21 1mol单 原 子 理 想 气 体 从 300K加 热 到 350K，（ 1） 容 积 保 持 不 变 ；（ 2） 压 强 保 持 不 变 ；问 在 这 两 个 过 程 中 各 吸 收 了 多 少 热 量 ？ 增 加 了 多 少内 能 ？ 对 外 做 了 多 少 功 ？ )(6235031.82323 JTRTCE V 0A 623( )Q E J 解 答 ： （ 1） 84 绝 热 过 程 第 8章 热 力 学 基 础 22（ 2） )(6235031.82323 JTRTCE V )(4165031.8dd 2121 JTRTRVpA TTVV )(1039 JEAQ