第二章热力学第一定律 概念及公式总结

1、笫二章热力学第一定律2.3热力学基本概念1. 系统： 隔离系统：没有物质或能量的交换 封闭系统：有能量交换 敞开系统：有能量或物质的交换2. 热力学平筒态：（当系统的各种性质不随吋间而改变，则系统就处于热力学平衡状态）热力学必须同吋满足的条件平衡：热动平衞、力学平衡、相平衡、化学平衞。2.3.1状态函数（当系统的状态发生变化吋，它的一系列性质也随之变化，改变的多少取决于始态和终态）【异途同归，值变相等；周而复始，数值还原】m、T、p、P、V、浓度、黏度、折光率、热力学能、恰、爛2.3.2状态方程T=f（p,v）与系统性质有关的函数2.3.3过程和途径2.3.3.1常见的变化过程有：等温过程：只

2、有始终态温度不变恒温过程：在过程中温度一直持续不变等压过程：始终态压力相等且等于坏境温度等容过程：系统变化过程中体积不变（刚性容器）绝热过程：系统与环境没有热交换（爆炸、快速燃烧）Q二（）坏状过程：系统经一系列变化又回到了原来的状态edu=O、dp=0.dU=O、dT=0状态函数的变化值仅取决于系统的始终态，而与中间具体的变化无关。过程函数的特点：> 只有系统发生一个变化吋才有过程函数> 过程函数不仅与始终态有关还与途径有关>没有全微分，只有微小莹。用JQ、5w表示A环积分不一定为（）（不一定审5Q=0）2.3.4热和功热的本质是分子无规则运动强度的一种体现，系统内部的能童交

3、换不可能是热。功和热都不是状态函数，其值与过程无关。2.4热力学第一定律热力学能是指系统内分子运动的平动能、转动能、振动能、电子及核的能童，以及分子与分子之间相互作用的位能等能莹的总和。文字表述：第一类永动机是不可能造成的（既不靠外界提供能莹，本身也不减少能童，却可以不断对外做功的机器称为第一类永动机）能量总量在持化过程中保持不变系统热力学能的变化是：au=u2-u1=q+w系统发生微小变化，热力学能的变化du为：dU=（5Q+MV（状态函数）5对于物质的量为定值的封闭系统，则微小变量的热力学能变化可以表示为:2.5准静态过程与可逆过程2.5.1功与过程系统做的膨胀功为：W=-Fedl=-pe

4、dV膨胀功分为：自由膨胀（向真空膨胀）VW=（）>:外压Pc为零的膨胀过程，由于Pc=（）所以，$匹,1=0,系统对外不做功。<外压始终维持恒定：W,2=Pe（MM）。多次等外压膨胀：W,?=一PeAY-PeV外压Pc总是比內压P1小一个无限小的膨胀:dV=-nRTIn迪（理想气体且温度恒定）膨胀功需要注意的: Pe是环境压力而非系统压力；不论系统是膨胀还是压缩，体积功都用一RdV表示；只有-PedV这个重才是体积功，而-PZ、-pdY、一vdp都不是体积功； 等温可逆膨胀过程中系统对环境做最大功；等温可逆压缩过程中环境对系统做最小功； 外压分布越多，系统对外所做的功也就越大.理想

5、气体：宏观上，理想气体是一种无限稀薄的气体，遵从理想气体状态方程和焦耳内能定律。实际气体：气体分子本身占有容积，分子之间存在作用力气体。2.6焙(H)H=U+pVH=H2-H1=Qp261等容且不做非膨胀功条件下有：V=o、W=0、AU=QV.5Q=dU+pg2.6.2等压不做非膨胀功条件下有：SQp=dU+pdvdp=0SQp=d(U+pv)2.7热容：系统升高单位热力学温度时所吸收的热8QC(T)些而定压热容：ah=qp=lcpcrr定容热容：AU=Qz=Jczdr定压摩尔热容：Cpjn(T)=l.定容摩尔热容：厲眄冷箫Cp、C、,是广度性质的状态函数，而q*(冲是强度性质的状态函数2.8

6、热力学第一定律对理想气体的应用2.8.1对于理想气体，在等容不做非膨胀功的条件下：AU=Jqrdr对于理想气体，在等压不做非膨胀功的条件下：AH=Qp=l'CpdT282理想气体白勺Cp.q之差P+4丿T_&丿(适用于任何均匀系统)理想气体下，Cp-CV=11R.Cp,m-C曾=R283绝热过程的功和过程方程式(Q=0):第二章热力学第一定律重点小结在绝热过程中，Q=（）,在不作非膨胀功叶，dU=JW或dU+pdV=O如冷割心僚丁为常数W二AUfT）du=qdT、AU=jcvdTTi绝热过程中温度一定变化，当绝热膨胀叶系统对外做功，热力学能一定下降，系统温度必然降低；当绝热过程

7、压缩叶，环境对系统做功，热力学能一定增加，系统温度上升。绝热过程膨胀时，T实际气体T理想气体绝热过程压缩时，T理想气体>丁实际气体由兰=丫有=/-1WT+(/-1)V=0此式无论Cy是否与T有关均能成立。若G是常数，对于单原子理想气体35CVm=-R.对双原子分子理想气体%-Ro22PV匕、pM=p2巧、TV7-1=k2.P-T=k3、=/-l绝热可逆过程中的功：=w=尺（:；耳）=w=q（遐_£）（适IV,<krii11w用于理想气体）2.8.4Camot循环AB:等温可逆膨胀BC:绝热可逆膨胀AD:绝热可逆压缩DC:等温可逆压缩过程（1）:等温可逆膨胀U=0、Qh二-

8、'%、pciV=iiRI；ln-込过程（2）:绝热可逆膨胀Q?=0、=AU2=JnCmdr过程（3）:等温可逆压缩6=0、Q=-网、W=-时pb=i叫心、网<0、Q<0V*过程（4）:绝热可逆压缩=AU4=J11Q.mdT.Q4=0、以上四个过程构成一个可逆循环，系统又回到了始态：U=0、Q二-W、Q=Qh+Q（QvO）、W二W与禺对消WnRIJnM+nR工m聖_-V2旳【EVTeWT、则W=nR（E-E）ln#】2.8.5热机效率：将热机对环境所做的功与从高漫热源所吸收的热之比7=1-或=巴=1+史（Q<0）所以热机效率小于1QEQQ1+=1-殳或£鑒=0QXTcX2.10J-T效应实际气体的!；和AH:2.10.1节流：由于存在阻力，流体的压力降低；JT效应：节流前后T不同的现象。节流膨胀：维持一定压力差的绝热膨胀过程。【节流过程是个等炒过程，即绝热等熔过程】气体经膨胀后的温度变化与压力变化的內-T-比值“J.T用微分表示为j-T为焦汤系数。理想气体，“J-T=0；实际气体，“J-T不一定为尊92.10.2实际气体的AH和