第三章热力学第一定律

1、第三章第三章 热力学第一定律热力学第一定律 3.1 准静态过程准静态过程 3.2 功、热、内能功、热、内能 3.3 热力学第一定律热力学第一定律 3.4 热容量热容量 3.5 理想气体的绝热过程理想气体的绝热过程 3.6 循环过程循环过程 3.7 卡诺循环卡诺循环 3.8 致冷机致冷机 3.1 准静态过程准静态过程 Quasi-static process 过程中的每一状态都是平衡态过程中的每一状态都是平衡态 (Equilibrium state ) 系统状态的变化就是过程。系统状态的变化就是过程。不受外界影响时，系统的宏观性质不随时间改变。不受外界影响时，系统的宏观性质不随时间改变。举例举例

2、1：外界对系统做功：外界对系统做功u过程无限缓慢过程无限缓慢非平衡态到平衡态的过渡时间，非平衡态到平衡态的过渡时间，即弛豫时间，约即弛豫时间，约 10 -3 秒秒 ，如果，如果实际压缩一次所用时间为实际压缩一次所用时间为 1 秒，秒，就可以说就可以说 是准静态过程。是准静态过程。 外界压强总比系统压强大一小量外界压强总比系统压强大一小量 P ， 就可以就可以 缓慢压缩。缓慢压缩。举例举例2：系统（初始温度：系统（初始温度 T1）从）从 外界吸热外界吸热系统系统T1T1+TT1+2TT1+3TT2从从 T1 T2 是准静态过程是准静态过程 系统系统 温度温度 T1 直接与直接与 热源热源 T2接

3、触，最终达到热平衡，接触，最终达到热平衡，不是不是 准静态过程。准静态过程。u因为状态图中任何一点都表示因为状态图中任何一点都表示系统的一个平衡态，故准静态系统的一个平衡态，故准静态过程可以用系统的状态图，如过程可以用系统的状态图，如P-V图（或图（或P-T图，图，V-T图）中图）中一条曲线表示，反之亦如此一条曲线表示，反之亦如此。 VPo等温过程等温过程等容过程等容过程等压过程等压过程循环过程循环过程3.2 功、热、内能功、热、内能(Work, Heat, Internal energy) 做功可以改变系统的状态做功可以改变系统的状态 摩擦升温（机械功）、电加热（电功）摩擦升温（机械功）、电

4、加热（电功） 功是过程量功是过程量摩擦功：摩擦功：dwf dlr电功：电功：dwIUdtUdq通常：通常：微量功微量功 = 广义力广义力 广义位移广义位移准静态过程气体对外界做功：准静态过程气体对外界做功：dw PdVPV12W总功：总功：wdwPdVVV12u系统和外界温度不同，就会传热，或称能量交换，系统和外界温度不同，就会传热，或称能量交换， 热量传递可以改变系统的状态。热量传递可以改变系统的状态。微小热量微小热量 ：dQ 0 表示系统从外界吸热；表示系统从外界吸热；0则为正循环；则为正循环； 反之为逆循环。反之为逆循环。u正循环过程对应热机，正循环过程对应热机， 逆逆循环过程循环过程

5、对应致冷机。对应致冷机。热机效率：热机效率：(efficiency) WQQQ1211致冷系数：致冷系数：(Coefficient of performance)wQWQQQ2212u循环为准静态过程，在状循环为准静态过程，在状态图中对应闭合曲线。态图中对应闭合曲线。V例，在例，在P-V图图P正循环正循环逆循环逆循环3.7 卡诺循环卡诺循环(Carnot cycle)Q1Q2W高温热库高温热库T1低温热库低温热库T2工质工质准静态循环，准静态循环，工质工质为为理想气体，只和两个理想气体，只和两个恒温热库交换热量。恒温热库交换热量。PVT1T2卡诺循环的热机效率：卡诺循环的热机效率：121TT3.8 致冷机致冷机(Refrigerator)Q1Q