物理热力学第一定律

物理热力学第一定律第一页，共二十一页，2022年，8月28日1准静态过程准静态过程：过程中的每一状态都是平衡态

过程—系统状态的变化不受外界影响时，系统的宏观性质不随时间改变。压缩汽缸中的气体过程无限缓慢：弛豫时间：非平衡态平衡态的时间实际压缩一次所用时间为1秒，

就可以近似为准静态过程。弛豫时间很短，约10-3秒第二页，共二十一页，2022年，8月28日PVOP-V图平衡态一个点准静态过程一条曲线注意：非平衡态、非准静态过程不能用P-V图上的点、线表示

等压过程

P一定PVO等容过程V一定等温过程T一定第三页，共二十一页，2022年，8月28日2热力学第一定律一、内能系统在一定状态下的能量包括所有分子的动能EK与分子间的势能EP理想气体：EP=0内能是状态量，与过程无关ABEAEB第四页，共二十一页，2022年，8月28日2热力学第一定律做功可以改变系统的状态摩擦升温（机械功）、电加热（电功）摩擦功：准静态过程气体对外界做功：总功：二、功过程量PPVO系统作正功系统作负功第五页，共二十一页，2022年，8月28日三、热量传热—改变系统状态的另一种方法条件：系统与外界的温度不同T1T2通过分子热运动传递能量无法用宏观量计算热量Q—传热过程中传递的能量热量是过程量系统从外界吸收热量系统向外界放出热量总热量：积分与过程有关。第六页，共二十一页，2022年，8月28日某一过程，系统从外界吸热Q，对外界做功A，系统内能从初始态E1变为

E2，则由能量守恒：对微小过程：2热力学第一定律

四、热力学第一定律12E1E2注意：1.功、热量为过程量，内能为状态量2.A、Q的正负号3.适用任何系统的任何过程第七页，共二十一页，2022年，8月28日五、理想气体的热容量1.热容量系统从外界吸收热量Q，使系统温度升高dT，则系统的热容量为d1mol物质摩尔热容定压摩尔热容定容摩尔热容任意过程第八页，共二十一页，2022年，8月28日2.理想气体的热容量准静态等容过程：第九页，共二十一页，2022年，8月28日迈耶公式低温时，只有平动，i=3；常温时，转动被激发，i=3+2=5；高温时，振动也被激发，i=3+2+2=7。比热容比经典理论有缺陷，严格一点需量子理论来解释第十页，共二十一页，2022年，8月28日六.理想气体的等值准静态过程1.等容过程V一定PVOP-V图上对应一直线过程方程特点第十一页，共二十一页，2022年，8月28日2等压过程

P一定PVOP-V图上对应一直线过程方程1212系统做正功Q>021系统做负功Q<0第十二页，共二十一页，2022年，8月28日3.等温过程T一定P-V图上对应一曲线PVO过程方程V1V2第十三页，共二十一页，2022年，8月28日3理想气体的绝热过程准静态绝热过程PVO绝热线等温线第十四页，共二十一页，2022年，8月28日循环过程:一系统经历一系列变化后又回到初始状态的整个过程.热机：将热转换成功工质蒸汽机：工质水锅炉冷却器汽缸泵Q1A1Q2´A2´总的效果从外界吸热（Q1-Q2）对外作功A1-A24循环过程第十五页，共二十一页，2022年，8月28日循环为准静态过程，在P-V图中对应闭合曲线。正循环：顺时针方向进行PVO特点：系统作净功=曲线所围面积Q1—从外界吸热Q2—向外界放热Q1、Q2为纯数从外界吸热（Q1-Q2）对外作功（A1-A2）热机效率第十六页，共二十一页，2022年，8月28日循环为准静态过程，在P-V图中对应闭合曲线。PVO特点：系统作净功=曲线所围面积逆循环：逆时针方向进行致冷系数：向外界放热Q2外界作功A第十七页，共二十一页，2022年，8月28日Q1Q2´A高温热库T1低温热库T2工质准静态循环，工质为理想气体，只和两个恒温热库交换热量。卡诺循环的热机效率：§5卡诺循环PVOT1T2第十八页，共二十一页，2022年，8月28日§5卡诺循环PVOT1T212341-2等温膨胀吸热3-4等温压缩放热2-3绝热膨胀4-1绝热收缩第十九页，共二十一页，2022年，8月28日注意：1.只对卡诺循环成立对任何循环成立2.卡诺循环效率只与两恒温热源的温度有关，与工质无关3.提供了提高热机