热学第五章思维导图

热学第五章思维导图，能量转化和守恒定律：自然界一切物质都具有能量，能量有各种不同的形式，能从一种形式转化为另一种形式，从一个物体传递给另一个物体，在转化和传递中能量的数量不变。

热力学第一定律

• 热力学过程
  • 非静态过程：如果系统经历一个或一系列的非平衡态，这种过程称为非静态过程(过程进行很快）
  • 准静态过程：过程中每一时刻都处于平衡态，是一种理想过程。（过程进行的很慢）
• 功
  • 能量转化的量度
  • 过程量
  • 在一个有限的准静态过程，系统的体积由v1变到v2，外界对系统所做的总功为：A=-
  • 做功是系统和外界相互作用的一种方式，当系统在广义力作用下有广义位移时，就发生了某种类型的做功过程（广义功）。在做功过程中，外界和系统之间交换能量，从而引起了系统状态的变化！
• 热量
  • 焦耳的热功当量实验：大量确凿的证据否定了热质说，一定热量的产生（或消失）总是伴随着等量的其他行式能量（如机械能、电能）的消失（或产生）、这说明，并不存在什么单独守恒的热质，事实是热与机械能、电能等合在一起是守恒的
  • 热传递方式：
    • 热传导
    • 热对流
    • 热辐射
  • 热量的本质：热量不是传递着的热质，而是传递着的能量。
• 气体的内能 焦耳-汤姆孙实验
  • 绝热节流过程：节流，膨胀，制冷，气体经绝热节流过程后焓不变
    • 应用：可以用来使气体降温和液化
  • 在实际气体压强趋于零的极限情形下，内能只是温度的函数与体积无关，即U=U（T）这一规律也叫焦耳定律.
  • 理想气体摩尔定压热容等于摩尔定容热容与普适气体常量R之和，等压过程中，因压强不变，所以当温度升高（或降低)时按物态方程，其体积必然膨胀（或压缩），所以气体必然对外做正功（或负功）.这样，在等压过程中，气体除内能改变外，同时又对外做功，那么根据热力学第一定律可知，气体吸收的热量必然等于两者之和
• 热容 焓
  • 在一定过程中，当物体的温度升高一度时所吸收的热量称为这个物体在该给定过程中的热容
    • 定容热容
    • 定压热容
  • 计算公式
  • 引入焓，H是一个态函数，H=U+pv，对于微小过程Qp=H2-H1
    • 定压过程中，系统所吸收的热量等于系统态函数焓的增加
• 热力学第一定律
  • 能量转化和守恒定律：自然界一切物质都具有能量，能量有各种不同的形式，能从一种形式转化为另一种形式，从一个物体传递给另一个物体，在转化和传递中能量的数量不变。
  • 实质：以定量的形式表示了各种物质运功形式转化时的性质，指出了各种物质运动形式的公共量度，以机械运动的功为标准，称之为能量。
  • 否定了第一类永动机
  • 内能是态函数
  • 数学表达式
    • u2-u1=Q+A(初态和终态是平衡态)
    • 初，终两态相差无限小，
    • 假设系统能分成无限多小部分
• 热力学第一定律对理想气体的应用
  • 等体过程
  • 等压过程
  • 等温过程
    • 气体对外界做功公式
  • 绝热过程
    • 公式
  • 多方过程
    • 既不是等温的又不是绝热的
• 循环过程和卡诺循环
  • 如果一系统由某一状态出发，经过任意的一系列过程，最后又回到原来的状态，这样的过程称为循环过程
    • 顺时针：正循环
      • 热机工作原理，效率
    • 逆时针：逆循环
      • 制冷剂工作原理，制冷系数
  • 假设工作物质只与两个恒温热源（恒定温度的高温热源和恒定温度的低温热源）交换热量，即没有散热、漏气等因素存在，这种热机称为卡诺热机，其循环过程叫下诺循环。
    • 等温膨胀，绝热膨胀，等温压缩，绝热压缩，四个过程。
    • 卡诺循环效率
    • 逆向卡诺循环制冷系数