物理上老课件7.热力学基础

提出一个问题往往比解决一个问题更重要。因为解决一个问题或许只是一种技能，而提出新的问题，新的可能性，从新的角度去看问题，却需要有创造性的想象力，而且标志着科学的进步

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爱因斯坦“名人名言”

第七章热力学基础§7－1准静态过程中的功和热量一、准静态过程2、非静态过程

热力学系统在受外界影响，从一个状态到另一个状态的变化过程，称为热力学过程，简称过程。

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。

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。1、准静态过程3、准静态过程和非静态过程的主要区别过程进行的快慢

一个实际过程能否当作准静态过程来研究，可用弛豫时间来判断：弛豫时间是指从平衡态破坏到新平衡态建立所需的时间。气体的弛豫时间大约是10－3s的数量级4、平衡态和准静态过程的图示方法

这条曲线的数学函数称为过程方程p－V图上，一点代表一个平衡态，一条连续曲线代表一个准静态过程。5、改变热力学系统状态的途径

对于其内部没有发生化学变化和核变化的封闭系统，改变其状态的方法通常有作功和传热

除了p-V图之外，平衡态和准静态过程还可用T-V或p-T图上的点和曲线来描述2、功的计算

由此可见，气体膨胀所作的功等于压强对体积的积分二、功1、功的本质

作功是能量传递和转化的一种方式，功是作功这种特定方式中能量传递或转化的量度，是通过宏观位移实现的，作功的结果是系统的状态发生改变由此看出：⑵气体通过体积膨胀所作的功与具体过程有关⑴气体对外所作的功等于曲线与横坐标之间的

曲边梯形的面积．3、功的图示方法

假定系统经过a和b两种不同的过程从状态Ⅰ变化到状态Ⅱ≠三、热量1、热传导(传热)现象2、热传导现象的解释3、热量的本质注意点：1、Q、W都是能量传递和转化的量度2、都是过程量、相对量3、但本质上有区别

传热现象是指温度不同的物体，或者物体内部各部分的温度不相同而引起的热运动能量的传递

传热是能量传递或转移的一种方式；热量是传热这种特定的方式中传递或转移的热运动的能量的量度。是通过分子间的碰撞来实现的。4、都不能唯一地确定系统状态的变化功和热量的单位都是焦耳（J）热功当量.ppt四、内能1、内能——系统内部各种形式的能量的总和3、理想气体的内能：分子热运动的动能的总和2、实际气体的内能：所有分子热运动的动能

和分子间势能的总和。内能是表征热力学系统状态的物理量．⑵理想气体系统内能的增量只与系统的始末状态有关，与系统所经历的过程无关。由此可见：⑴理想气体的内能是温度的单值函数．是状态量§7－2热力学第一定律及其应用定律内容：在封闭系统从一个平衡状态到另一个平衡状态的变化过程中，外界传给系统的热量Q和外界对系统所作的功W'

的代数和等于系统内能的增量△E一、热力学第一定律注意点：1、热一律的本质2、W、Q、△E正负号的涵义4、无穷小过程的热一律dQ=dE+pdV5、热一律的另一种表述二、热力学第一定律对理想气体平衡过程的应用1、等体过程

但Q和W都是依赖于过程的物理量，下面通过分析几个特殊过程中的热量和功，学习不同过程中Q和W的计算方法0PVP1V等体线P2

气体体积保持不变的过程叫做等体过程．根据热力学第一定律，有2、等压过程0pVpV12等压线V等压过程的特征是dp=0根据热一律，有为什么？3、等温过程0pVp1p2V2V1pdV根据热一律和理想气体状态方程，有

等温过程中系统吸收的热量全部转化为对外所作的功三、摩尔热容1、比热、热容量、摩尔热容比热：单位质量的物体温度每升高1K时所吸收的热量热容量：m千克质量的物体温度每升高1K时吸收的热量摩尔热容：1mol物质每升高1K时吸收的热量2、理想气体的摩尔热容

气态物质在状态变化过程中吸收的热量除了与温度的变化有关之外，还与具体过程有关▲定容摩尔热容1摩尔气体体积不变时，温度升高1K吸收的热量▲定压摩尔热容1摩尔气体压强不变时，温度升高1K吸收的热量等温过程绝热过程热容比引入了摩尔热容的概念之后注意点：例1.如图所示，系统从状态a沿acb变化到状态b，有334J的热量传递给系统，而系统对外作的功为126J．例题分析（1）若沿曲线adb时,系统作功42J，问有多少热量传递给系统？（2）当系统从状态b沿曲线bea

返回到状态a时，外界对系统作功84J

，问系统是吸热还是放热？传递了多少热量？（3）若Ed

-Ea=167J，求系统沿ad及db变化时，各吸收了多少热量？解:

（1）若沿曲线adb时，系统作功42J，问有多少热量传递给系统？

（2）当系统从状态b沿曲线bea返回到状态a时，外界对系统作功84J，问系统是吸热还是放热？传递了多少热量？负号表示放热

（3）若Ed-Ea=167J，求系统沿ad及db变化时，各吸收了多少热量？例2.

设有5mol

的氢气，最初状态的压强为1.013105Pa、温度为20ºC，求在下列过程中，把氢气压缩为原来体积的1/10需要作的功：（1）等温过程；（2）绝热过程；（3）经这两过程后，气体的压强各为多少？解：绝热过程等温过程（1）等温过程中如图所示绝热过程等温过程（2）气体为双原子气体，即=1.41，所以，在绝热过程（1—2）中所作的功为：（3）对于等温过程：对于绝热过程：例3.氮气液化、把氮气放在一个有活塞的由绝热壁包围的汽缸中．开始时，氮气的压强为50个标准大气压、温度为300K；经急速膨胀后，其压强降至1个标准大气压，从而使氮气液化，试问此时氮的温度为多少？

解:

把氮气视为理想气体，其液化过程可当作绝热过程．例4.水的汽化．在一个有活塞的汽缸里放有一定量的水，活塞与汽缸间的摩擦略去不计.汽缸壁的材料是用良导热材料制成，使加在活塞上的压强p维持为1.013105Pa，开始时，活塞与水面相接触,.此时,若使环境(即热源)的温度非常缓慢地升高到100ºC.

求把单位质量的水汽化为水蒸气，水的热力学能改变多少?已知水的汽化热为L=2.26106J•kg-1，水的密度为ρ水=1040kg•m-3，水蒸气的密度ρ蒸气=0.598

kg•m-3

解：如图，在水吸收环境热量被汽化的过程中，