热力学第一定律

1、同学们好热学发展历史的两大特征： 技术物理技术模式 两种研究方法两种理论1)统计物理物质的微观结构粒子的热运动统计方法平均效果确定宏观量与微观量的联系，描述热现象的规律和本质由基本假设构造性理论微观理论2)热力学归纳观测实验热现象基本定律，宏观过程进行的方向和限度，不涉及微观本质永动机是不可能成功的自然遵循什么法则由现象出发原理性理论宏观理论验证其理论解释其理论3) 相互关系：互相补充，相辅相成统计物理热力学宏观理论，基本结论来自实验事实，普遍可靠，但不能解释其微观本质微观理论，揭示热现象本质第三章 热力学结构框图热力学系统内能变化的两种量度功热量热力学 第一定律热力学 第二定律等值过程绝热过

2、程循环过程卡诺循环应用（理想气体）（对热机效率的研究）3.1 热力学基本概念一、热力学系统 外界大量粒子组成的宏观、有限的体系。其比邻环境称为外界与外界有 m、E 交换与外界有 E 交换，无 m 交换与外界无 E、m 交换开放系统 孤立系统封闭系统系统二、状态参量、 热力学过程1. 描述系统宏观性质的物理量：p、T、V、E .广延量强度量无可加性，如 p、T平衡态状态参量有确定的值 绝热例开放系统 封闭系统孤立系统热力学：研究热力学系统的状态及状态变化2、系统状态变化热力学过程非静态过程：中间状态不是平衡态准静态过程：（平衡过程）过程进行得足够缓慢中间状态 平衡态气体等温膨胀例：气体自由膨胀T

3、3. 相平面 相图以状态参量为坐标变量 相平面、相空间平衡态 对应相图中的点平衡过程 对应相图中的线例：等温、等压、等体过程的相图VVVVV1V2V1V2OOOppppp2p1p2p1三、系统内能热力学主要研究系统能量转换规律1.系统内能 E广义： 系统内所有粒子各种能量总和平动、转动、振动能量、化学能、原子能、核能.不包括系统整体机械能狭义：所有分子热运动能量和分子间相互作用势能例：实际气体理想气体2. 内能 是状态函数 内能变化 只与初末状态有关，与所经过的过程无关，可以在初、末态间任选最简便的过程进行计算。EE四、功和热量注意：非静态过程不适用3. 内能变化方式做功热传递1. 准静态过程

4、的体积功示功图： p - V 图上过程曲线下的面积思考：注意：功是过程量过程不同，曲线下面积不同（可正、可负、可零）2. 热量中学比热热容：摩尔热容：等体摩尔热容：等压摩尔热容：热量是过程量注意3. A 与 Q 比较E改变方式特点能量转换量度做功热传递与宏观位移相联系通过非保守力做功实现机械运动热运动A与温差相联系，通过分子碰撞实现热运动热运动Q在系统状态变化过程中，A、Q、E 间数量关系包含热运动和机械运动范围的能量守恒定律热力学第一定律3.2 热力学第一定律及其应用准静态：dQ=dE+pdV理想气体：微小过程：dQ=dE+dA一. 热力学第一定律1. 数学形式：系统从外界吸热 = 内能增量

5、+系统对外界做功AQE1E22. 物理意义：涉及热运动和机械运动的能量转换及守恒定律。3.其它表述：第一类永动机是不可能制成的第一类永动机：系统不断经历状态变化后回到初态，不消耗内能，不从外界吸热，只对外做功违反热力学第一定律即：AE二. 对理想气体的应用等值过程 等体过程 等压过程 等温过程绝热过程1) 过程方程查理定律1. 等体过程 （dV = 0 V = C )2) 热力学第一定律的具体形式3) 等体摩尔热容单原子分子气体双原子分子（刚性）吸热全部用于增加内能：由得注意：2. 等压过程 ( dp = 0 p = C)1) 过程方程盖.吕萨克定律2) 热力学第一定律的具体形式3) 等压摩尔

6、热容迈耶公式泊松比单原子分子气体双原子刚性分子讨论：3. 等温过程 ( dT = 0 T = C )1) 过程方程玻意耳 马略特定律2)热力学第一定律的具体形式吸热全部用于对外做功4. 绝热过程特点：dQ = 0绝热材料快速进行（如气体自由膨胀）1） 过程方程热力学第一定律条件准静态：理想气体：消去dT2） 绝热线绝热线：比等温线陡等温线 ： pV=恒量 双曲线过p-V图中某点（A)3) 热力学第一定律的具体形式pVo5. 多方过程(一般情况) 小结：A：准静态过程非静态过程Q：等体绝热 Q = 0等温（准静态）等压练习1理想气体的下列过程，哪些是不可能发生的？(1) 等体加热，内能减少，压强升高(2) 等温压缩，压强升高，同时吸热(3) 等压压缩，内能增加，同时吸热(4) 绝热压缩，压强升高，内能增加答案：不可能发生的有: (1), (2), (3)例1.讨论理想气体在如图所示两过程中,T