等温过程和绝热过程

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,理想气体的等温过程和绝热过程,一、等温过程,1,.过程特点,系统的温度不变,2,.过程方程,3,.过程曲线,恒温源,4,.内能增量,5,.功,由理想气体状态方程,等温过程的功,（,1,）,6,.热量,由过程方程,则等温过程的功,C,T,是否有意义呢？,对于等温过程温度不变，系统要升高,1K,需吸收无限多的热量，则等温摩尔热容,C,T,趋于无限大，这是没有意义的。,（,2,）,7,.热力学第一定律应用,因此无法使用,计算等温过程的热量。,等温过程,则,意义：,等温过程中系统吸收的热量全部用来对外作功。,二、绝热过程,1,.过程特点,系统与外界绝热，无热量交换。,绝热材料,系统内能的减少全部用来对外作功。,绝热过程的（摩尔）热容为,0,。,2,.内能增量,3,.热力学第一定律应用,绝热过程中系统对外所作的功全部靠降低系统的内能来实现。,4,.功,（,1,）,由摩尔热容比,气体绝热膨胀,气体绝热压缩,例如压缩空气从喷嘴中急速喷出，气体绝热膨胀，温度下降，甚至液化。,再如气缸活塞急速压缩，温度升高，使易燃物燃烧。,单原子分子气体,双原子刚性分子气体,多原子刚性分子气体,思考题,1,当打开一瓶装有香槟、苏打水饮料或者任何其它碳酸饮料瓶时，在开瓶瞬间，为什么瓶口的周围会形成一团白雾，或者看见瓶口突然冒出白烟？,香槟在开启的瞬间，内部有二氧化碳和水蒸气的压强大于大气压，气体迅速膨胀到大气中，在此过程中气体来不及从外界吸收热量，可近似为绝热过程。气体膨胀后体积增大，对外界大气做正功，内能的减小，使气体温度降低，从而造成气体中水蒸气凝结成小水滴，从而形成雾。,5,.绝热过程方程,6,.过程曲线,将绝热线与等温线比较。,.等温线斜率,.绝热线斜率,全微分,斜率,全微分,绝热线斜率,与等温线斜率比较,绝热线斜率是等温线斜率的,倍。绝热线要比等温线陡。,意义：,对于相同体积变化，等温膨胀过程中系统的压强,P,的下降完全由系统密度的减小引起；对于绝热膨胀过程，系统压强的下降由密度的减小和温度的降低共同产生。因此绝热过程中压强的变化快于等温过程。,例1,.一定量的理想气体从体积,V,1,膨胀到体积,V,2,分别经历的过程是：,AB,等压过程；,AC,等温过程；,AD,绝热过程,其中吸热最多的过程。,A,（,A,）是,A B,；,（,B,）是,A,C,;,（,C,）是,A D,；,（,D,）既是,A B,也,是,A C,两过程吸热,一样多。,例2,.一定量的理想气体，经历某过程后，它的温度升高了则根据热力学定律可以断定：,（,1,）该理想气体系统在此过程中吸了热,（,2,）在此过程中外界对该理想气体系统作了正功,（,3,）该理想气体系统的内能增加了,（,4,）在此过程中理想气体系统既从外界吸了热，又对外作了正功,以上正确的断言是：,C,(A)(1)、(3).(B)(2)、(3).,(C)(3).(D)(3)、(4).,(E)(4).,1,.等容降压过程；,2,.等压压缩过程；,3,.绝热膨胀过程；,4,.未知过程与等温线有两个交点。,解答：,1,.等容降压过程,曲线下面积为,0,由,例3：,讨论下列几个过程中温度的变化、内能增量、功、热量的正负。,由热力学第一定律,2,.等压压缩过程,体积收缩，曲线下面积为负值。,由,放热过程,由热力学第一定律,放热,3,.绝热膨胀过程,由热力学第一定律,4,.未知过程与等温线有两个交点,由于,1,、,2,点在等温线上，,由热力学第一定律,放热,例4.,温度为,25,C,、压强为,1 atm,的,1 mol,刚性双原子分子理想气体，经等温过程体积膨胀至原来的,3,倍,(1),计算这个过程中气体对外的功.,(2),假设气体经绝热过程体积膨胀至原来的,3,倍,那么气体对外做的功又是多少?,摩尔气体常数,解：,（,1,）等温过程气体对外作功为,（,2,）绝热过程气体对外作功,例5,.,0.02kg,的氦气（视为理想气体）,温度由,17,C,升为,27,C,若在升温过程中,（,1,）体积保持不变；（,2,）压强保持不变；（,3,）不与外界交换热量。试分别求出气体内能的改变、吸收的热量、外界对气体作的功。,例6,.一定质量的理想气体,由状态,a,经,b,到达,c,（如图,abc,为一直线）求此过程中。,（,1,）气体对外做的功；,（,2,）气体内能的增加；,（,3,）气体吸收的热量；,(1atm=1.01310,5,Pa).,作业,大学物理习题精选P.36,1.选择题:110；,2.填空题:17；,3.计算题:1、3、4。,