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,*,自由程,：一个分子两次碰撞之间的行程。,频率：,一个分子单位时间的碰撞次数Z。,分子的平均自由程,碰撞使系统从非平衡态过渡到平衡态。,我们感觉气体扩散得并不快，也是由于分子频繁碰撞的原因。就像在拥挤的大超市里，纵然是短跑冠军也无法跑快一样。,平衡态时大量分子的统计平均值是定值,平均碰撞频率,平均自由程,自由程：一个分子两次碰撞之间的行程。频率：一个分子单位时间的,1,假设（1）每个分子都是直径为,d,的弹性球,（2）只有一个分子运动，其他分子都“定格”,d,d,圆柱的截面积,=,d,2,称,碰撞截面。,质心在圆柱体内的分子，1 秒内都能与,绿色,的分子,碰撞。,系统分子数密度n，则圆柱体内分子总数为,每个分子都在运动，平均碰撞修正为,s,-,1,m,分子的有效直径,假设（1）每个分子都是直径为d 的弹性球（2）只有一,2,输运过程,内摩擦：输运分子定向运动动量,内摩擦系数：,热传导：输运无规则运动能力,热传导系数：,扩散：输运分子质量,扩散系数：,输运过程内摩擦：输运分子定向运动动量,3,热力学第一定律,初态,末态,外界作功,传热,内能增量,传入系统的热量,外界作功,*另一形式,定律,系统对外作功,普遍能量守恒！,热力学第一定律 初态末态外界作功传热内能增量传入系统的热量外,4,热容(Heat capacity),一.摩尔热容定义：,*,C,是过程量！,热容,摩尔热容,谈,C,必须指明相应的过程。,热容(Heat capacity)一.摩尔热容定义：*C是,5,(1)定体摩尔热容,(2)定压摩尔热容,常用且最具实际意义的两种：,其值可由实验测定。,(1)定体摩尔热容(2)定压摩尔热容常用且最具实际意义的两种,6,二.理想气体的摩尔热容和内能,(1)定体摩尔热容与内能的关系,理想气体,定体,任意系统,二.理想气体的摩尔热容和内能(1)定体摩尔热容与内能的关系理,7,结论：对经历 任意过程（包括非定体过程）的,n,摩尔理想气体,若在,T,1,T,2,间,C,V,为常数,理想气体内能与定体摩尔热容的关系,内能增量,结论：对经历 任意过程（包括非定体过程）的 n 摩尔理想气体,8,(2),定压摩尔热容和定体摩尔热容的关系,证明：（取定压微过程）,迈耶公式,对理想气体有：,定压,(2)定压摩尔热容和定体摩尔热容的关系证明：（取定压微过程）,9,比热比,(,3)理气的经典热容：,由气体动理论，能量均分原理,分子,单,5/3,双,7/5,多,4/3,比热比(3)理气的经典热容：分子 ,10,绝热过程(Adiabatic process),一.理想气体准静态,1,.能量转换关系,系统对外界做功完全以消耗系统内能为代价,绝热过程：与外界无热交换的过程。,实际过程满足：“过程时间驰豫时间”,可看作“准静态”绝热过程,绝热过程(Adiabatic process)一.理想气体准,11,g,为比热比,2.,绝热过程的过程方程（泊松方程）,过程,方程的导出：取微过程,g 为比热比2.绝热过程的过程方程（泊松方程）过程方程,12,热一定律用于讨论理想气体的等值准静态过程,依据:,过程中经历的任一状态都有:,过程中应满足热力学第一定律,Q=,dU,+pdV,总结：,热一定律用于讨论理想气体的等值准静态过程依据:过程中,13,理想气体准静态过程有关公式,过程,等容,绝热,等压,等温,多方,特征,过程方程,传热,作功,内能增量,摩尔热容,dQ=0,Q=0；p,V,T,均变,V=C,p=C,T=C,0,0,0,0,?,?,?,?,?,?,理想气体准静态过程有关公式过程等容绝热等压等温多方特征过程方,14,循环过程和热机、致冷机,一.,循环过程,系统(工质)经一系列变化回到初态的整个过程。,特征：系统 内能不变,D,U,=0,W0,正(热)循环,W,对外,=,Q,吸,Q,放,W,0正(热)循环W0的热量,热机至少有两个温度不同的热源,热机效率定义,热源（热库）：与系统交换热量,一般温度不变,二.热机及其效率W是系统对外做功，热机效率定义热源（热库）：,16,高温热源,T,1,低温热源,T,2,工质,Q,2,W,两热源热机的效率,适用条件,(1),两恒温热源,(2),任意循环过程，其中,可包括非准静态过程。,Q,1,高温热源T1低温热源T2工质Q2W两热源热机的效率适用条件(,17,卡诺,（Carnot）,循环和卡诺机,定义：只有两个恒温热源的准静态无摩擦循,环。是理想循环。,卡诺循环必然由“两个等温过程”和“两个绝热,过程”构成。,T,1,Q,1,等温吸热,1,2,P,V,绝热膨胀,3,T,2,Q,2,等温放热,4,绝热压缩,W,卡诺（Carnot）循环和卡诺机定义：只有两个恒温热源的准静,18,工质为理想气体的卡诺热机效率,证明：,1,2,等温吸热,3,4,等温放热,T,1,Q,1,等温吸热,1,2,P,V,绝热膨胀,3,T,2,Q,2,等温放热,4,绝热压缩,W,工质为理想气体的卡诺热机效率证明：12等温吸热34等温放热T,19,2,3,绝热膨胀,4,1,绝热压缩,T,1,Q,1,等温吸热,1,2,P,V,绝热膨胀,3,T,2,Q,2,等温放热,4,绝热压缩,W,23绝热膨胀41绝热压缩T1Q1等温吸热12PV绝热膨胀3T,20,反向进行热机循环，则可实现致冷循环。,高温热源,T,1,低温热源,T,2,工质,W,Q,2,Q,1,致冷机及致冷系数,致冷系数,反向进行热机循环，则可实现致冷循环。高温热源T1低温热源T2,21,