理想氣體的等溫過程和絕熱過程介紹

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1、13-4 理 想 氣 體 的 等 溫 過 程 和 絕 熱 過 程 第 十 三 章 熱 力 學(xué) 基 礎(chǔ) 物 理 學(xué)第 五 版 一 等 溫 過 程由 熱 力 學(xué) 第 一 定 律0d E 恒溫?zé)嵩碩VpWQT ddd 1 2)( 11 TVp , )( 22 TVp ,1p2p 1V 2V p Vo Vd特 征 常 量T過 程 方 程 pV 常 量 1 13-4 理 想 氣 體 的 等 溫 過 程 和 絕 熱 過 程 第 十 三 章 熱 力 學(xué) 基 礎(chǔ) 物 理 學(xué)第 五 版 VRTp 21 dVVT VpWQ VVRTWQ VVT d21 12ln VVRT 21ln ppRT 2 13-4 理 想

2、 氣 體 的 等 溫 過 程 和 絕 熱 過 程 第 十 三 章 熱 力 學(xué) 基 礎(chǔ) 物 理 學(xué)第 五 版 EE1 2)( 11 TVp , )( 22 TVp ,1p2p 1V 2Vp Vo 等 溫 膨 脹W 1 2)( 11 TVp , )( 22 TVp ,1p2p 1V 2Vp Vo W等 溫 壓 縮TQ TQ W W 3 13-4 理 想 氣 體 的 等 溫 過 程 和 絕 熱 過 程 第 十 三 章 熱 力 學(xué) 基 礎(chǔ) 物 理 學(xué)第 五 版 )( 111 TVp , )( 222 TVp ,1 21p2p 1V 2V p Vo二 絕 熱 過 程與 外 界 無 熱 量 交 換 的 過

3、 程0d Q特 征 TCE ,V dd m VdEW dd 由 熱 力 學(xué)第 一 定 律 0dd EW 絕 熱 的 汽 缸 壁 和 活 塞 4 13-4 理 想 氣 體 的 等 溫 過 程 和 絕 熱 過 程 第 十 三 章 熱 力 學(xué) 基 礎(chǔ) 物 理 學(xué)第 五 版 )( 12m TTCV , TCVTT dm21 , 21 dVV VpW )( 21m TTCW V , EW 由 熱 力 學(xué) 第 一 定 律 有 )( 111 TVp , )( 222 TVp ,1 21p2p 1V 2Vp Vo W 5 13-4 理 想 氣 體 的 等 溫 過 程 和 絕 熱 過 程 第 十 三 章 熱 力

4、 學(xué) 基 礎(chǔ) 物 理 學(xué)第 五 版 )( 2211mm m VpVpCC C Vp V , , 1 2211 VpVpW 若 已 知 及2211 VpVp , )( 2211m, RVpRVpCW V RTpV 由 可 得 6 13-4 理 想 氣 體 的 等 溫 過 程 和 絕 熱 過 程 第 十 三 章 熱 力 學(xué) 基 礎(chǔ) 物 理 學(xué)第 五 版 絕 熱 過 程 方 程 的 推 導(dǎo)EWQ dd0d , TCVp V dd m,RTpV TCVVRT V dd m, )( 111 TVp , )( 222 TVp ,1 21p2p 1V 2Vp Vo 0Q 7 13-4 理 想 氣 體 的 等

5、 溫 過 程 和 絕 熱 過 程 第 十 三 章 熱 力 學(xué) 基 礎(chǔ) 物 理 學(xué)第 五 版 TTVV d11d TTRCVV V dd m,分 離 變 量 得 絕 熱 方 程 TV 1 pV Tp 1 常 量常 量常 量 TV 1 常 量 8 13-4 理 想 氣 體 的 等 溫 過 程 和 絕 熱 過 程 第 十 三 章 熱 力 學(xué) 基 礎(chǔ) 物 理 學(xué)第 五 版 )( 111 TVp , )( 222 TVp ,1 21p2p 1V 2Vp Vo W絕 熱 膨 脹 )( 111 TVp ,)( 222 TVp , 121p2p 1V2Vp Vo W絕 熱 壓 縮 1E 2E1E 2E W W

6、 9 13-4 理 想 氣 體 的 等 溫 過 程 和 絕 熱 過 程 第 十 三 章 熱 力 學(xué) 基 礎(chǔ) 物 理 學(xué)第 五 版 三 絕 熱 線 和 等 溫 線絕 熱 過 程 曲 線 的 斜 率 0dd1 pVVpV AAa VpVp )dd( pV 常 量 10 13-4 理 想 氣 體 的 等 溫 過 程 和 絕 熱 過 程 第 十 三 章 熱 力 學(xué) 基 礎(chǔ) 物 理 學(xué)第 五 版 絕 熱 線 的 斜 率 大 于 等 溫 線 的 斜 率 .等 溫 過 程 曲 線 的 斜 率0dd pVVp AAT VpVp )dd( pV 常 量 Ap BVAV Ap Vo T 0QVap Tp BC 常

7、 量 11 13-4 理 想 氣 體 的 等 溫 過 程 和 絕 熱 過 程 第 十 三 章 熱 力 學(xué) 基 礎(chǔ) 物 理 學(xué)第 五 版 例 1 設(shè) 有 5 mol 的 氫 氣 ， 最 初 溫 度 ，壓 強(qiáng) ， 求 下 列 過 程 中 把 氫 氣 壓 縮為 原 體 積 的 1/10 需 作 的 功 : （ 1） 等 溫 過 程（ 2） 絕 熱 過 程 （ 3） 經(jīng) 這 兩 過 程 后 ， 氣 體 的壓 強(qiáng) 各 為 多 少 ？Pa10013.1 5 C201T2T 121p2p 1V10122 VVV p Vo2p 12 TT 0QT2 常 量 12 13-4 理 想 氣 體 的 等 溫 過 程

8、和 絕 熱 過 程 第 十 三 章 熱 力 學(xué) 基 礎(chǔ) 物 理 學(xué)第 五 版 解 （ 1） 等 溫 過 程 J 1080.2ln 4 1212 VVRTW （ 2） 氫 氣 為 雙 原 子 氣 體由 表 查 得 ， 有41.1 K 753)( 1 2112 VVTT 已 知 ： 050 0 1.0 Pa 10013.1 K 293 mol 5 VVP T 1T2T 121p2p 1V10122 VVV p Vo2p 12 TT 0QT2 常 量 13 13-4 理 想 氣 體 的 等 溫 過 程 和 絕 熱 過 程 第 十 三 章 熱 力 學(xué) 基 礎(chǔ) 物 理 學(xué)第 五 版 )( 12,12 T

9、TCW mV 11, KmolJ 44.20 mVCJ1070.4 412 W（ 3） 對 等 溫 過 程Pa 1001.1 )( 62112 VVpp對 絕 熱 過 程 ， 有Pa 1055.2 )( 62112 VVpp 1T2T 121p2p 1V10122 VVV p Vo2p 12 TT 0QT2 常 量 14 13-4 理 想 氣 體 的 等 溫 過 程 和 絕 熱 過 程 第 十 三 章 熱 力 學(xué) 基 礎(chǔ) 物 理 學(xué)第 五 版 例 2 氮 氣 液 化 ， 把 氮 氣 放 在 一 個(gè) 絕 熱的 汽 缸 中 .開 始 時(shí) ,氮 氣 的 壓 強(qiáng) 為 50個(gè) 標(biāo) 準(zhǔn) 大氣 壓 、 溫

10、度 為 300K； 經(jīng) 急 速 膨 脹 后 ， 其 壓強(qiáng) 降 至 1個(gè) 標(biāo) 準(zhǔn) 大 氣 壓 ， 從 而 使 氮 氣 液 化 . 試 問 此 時(shí) 氮 的 溫 度 為 多 少 ？ 15 13-4 理 想 氣 體 的 等 溫 過 程 和 絕 熱 過 程 第 十 三 章 熱 力 學(xué) 基 礎(chǔ) 物 理 學(xué)第 五 版 解 氮 氣 可 視 為 理 想 氣 體 ， 其 液 化 過程 為 絕 熱 過 程 .氮 氣 為 雙 原 子 氣 體 由 表 查 得 40.1 K0.98)( /)1(1212 ppTT Pa1001.150 51 p K3001 TPa1001.1 52 p 16 13-4 理 想 氣 體 的

11、 等 溫 過 程 和 絕 熱 過 程 第 十 三 章 熱 力 學(xué) 基 礎(chǔ) 物 理 學(xué)第 五 版 例 3 一 汽 缸 內(nèi) 有 一 定 的 水 ， 缸 壁 由 良 導(dǎo)熱 材 料 制 成 . 作 用 于 活 塞 上 的 壓 強(qiáng) 摩 擦 不 計(jì) . 開 始 時(shí) ， 活 塞 與 水 面 接 觸 . 若 環(huán) 境 (熱 源 ) 溫 度 非 常 緩 慢 地 升 高 到 . 求 把 單位 質(zhì) 量 的 水 汽 化 為 水 蒸 氣 ， 內(nèi) 能 改 變 多 少 ？ Pa10013.1 5C100已 知 汽 化 熱 16 kgJ 1026.2 L密 度 3mkg 040 1 水 3mkg 598.0 蒸 氣 17 13

12、-4 理 想 氣 體 的 等 溫 過 程 和 絕 熱 過 程 第 十 三 章 熱 力 學(xué) 基 礎(chǔ) 物 理 學(xué)第 五 版 解 水 汽 化 所 需 的 熱 量 mLQ水 汽 化 后 體 積 膨 脹 為 )11( 水蒸 氣 mV 水水 蒸 氣 熱 源C100 mp16 kgJ 1026.2 L 3mkg 040 1 水 3mkg 598.0 蒸 氣 18 13-4 理 想 氣 體 的 等 溫 過 程 和 絕 熱 過 程 第 十 三 章 熱 力 學(xué) 基 礎(chǔ) 物 理 學(xué)第 五 版 )11( 水蒸 氣 pmmLWQE 16 kgJ 1009.2)11( 水蒸 氣 pLmE )11(d 水蒸 氣 pmVpVpW 19 第 十 三 章 熱 力 學(xué) 基 礎(chǔ) 物 理 學(xué)第 五 版 13-3 理 想 氣 體 的 等 體 過 程 和 等 壓 過 程 摩 爾 熱 容13-4 理 想 氣 體 的 等 溫 過 程 和 絕 熱 過 程選 擇 進(jìn) 入 下 一 節(jié) ：13-6 熱 力 學(xué) 第 二 定 律 的 表 述 卡 諾 定 理13-7 熵 熵 增 加 原 理13-5 循 環(huán) 過 程 卡 諾 循 環(huán) 本 章 目 錄 20