大学物理——热力学基础.ppt

开尔文,克劳修斯,热力学基础,卡诺,本章用热力学方法研究系统在状态变化过程中热与功的转换关系（热力学第一定律）和条件（热力学第二定律）,热力学从能量观点出发，分析、说明热力学系统热、功转换的关系和条件。是宏观理论。,分子运动论从牛顿力学出发，采用统计方法说明压强、温度和内能的物理本质。是微观理论。,一、内能E（焦耳J）,内能的增量只取决于系统的始末状态，而与过程无关。,理想气体内能：,内能是状态参量T的单值函数。,1内能体积功热量准静态过程,注意：一个内能可以对应多个状态,系统内能改变的两种方式:做功热传递,1、功是能量传递与转化的量度。功是过程量而非态函数。两个平衡态之间可经历不同的准静态过程，系统所做的功不同。,2、热量是系统与外界存在温度差而传递的能量热量是过程量。它是与某一过程相联系的。,3、使系统的状态改变，传热和作功是等效的。,二、准静态过程,热力学过程：热力学系统在外界影响下，从一个状态到另一个状态的变化过程。,热力学过程,准静态过程：系统从一平衡态到另一平衡态，如果过程中所有中间态都可以近似地看作平衡态的过程。,非静态过程：系统从一平衡态到另一平衡态，过程中所有中间态为非平衡态的过程。,P-V图上一个点A或B表示一个平衡态；一条曲线表示一个准静态过程，或平衡过程。,对于准静态过程，系统所经历的中间态都无限接近于平衡态（过程进行的很缓慢）。,这条曲线的方程称为过程方程，,(A)是平衡过程，它能用pV图上的一条曲线表示(B)不是平衡过程，但它能用pV图上的一条曲线表示(C)不是平衡过程，它不能用pV图上的一条曲线表示(D)是平衡过程，但它不能用pV图上的一条曲线表示,例题：如图所示，当气缸中的活塞迅速向外移动从而使气体膨胀时，气体所经历的过程,首先确定它不是平衡过程。pV图只能表示平衡过程。只能选（C）,当气体进行准静态膨胀时，气体对外界作的元功为：,1.体积功,三、准静态过程的功和热量,外界对系统作功:-A,功的大小等于PV图上过程曲线P=P(V)下的面积。,功与过程路径有关。,对比沿着不同路径从状态A到B所做的功,公式适用条件:(1)准静态过程(2)外界压力保持恒定情况下的非准静态过程,此时P应理解为外界压强。,如：气体的自由膨胀过程中，系统对外作的功A0,(3)无论是准静态过程，还是非准静态过程，体积不变时，都有A0,如果气体的膨胀过程为a1b，则气体对外做功W_；(2)如果气体进行a2b1a的循环过程，则它对外做功W_,例题：如图所示，已知图中画不同斜线的两部分的面积分别为S1和S2，那么,S1+S2,-S1,2.准静态过程中热量的计算,(1)热容法,Cm(摩尔热容)：1mol物质升高1K所吸收的热量,(2)利用热力学第一定律,2热力学第一定律,包括热现象的能量守恒,内能增量,对于微小过程：,得到的=留下的+付出的,一、热力学第一定律：,规定,Q0，系统吸收热量；Q0,系统对外作正功；A0,系统内能增加，EAac,故Q0,吸热而对ad，Aad1,熵增加原理,熵变:,平衡态对应于熵最大的状态,熵增原理的微观实质是：孤立系统内部发生的过程总是由热力学几率小的状态向热力学几率大的状态过度。,或者说由非平衡态向着平衡态进行。,或者说向着无序度增大的方向进行。,在孤立系统中所进行的自然过程总是沿着熵增大的方向进行，平衡态对应于熵最大的状态，这就是熵增加原理。,对孤立系统（绝热）：,如过程可逆，熵不变；如过程不可逆，熵增加。,贝多芬L.VanBeethoven,徳,(1770-1827)58岁,第九交响曲,死后