热力学第一次课

热力学第一次课第1页，课件共28页，创作于2023年2月开尔文克劳修斯热力学基础第五章卡诺第2页，课件共28页，创作于2023年2月当热力学系统在外界影响下，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。热力学过程非静态过程准静态过程(1)准静态过程：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。(2)非静态过程：系统从一平衡态到另一平衡态，过程中中间态为非平衡态的过程。5-1准静态过程内能功和热量一、准静态过程第3页，课件共28页，创作于2023年2月弛豫时间：

从平衡态破坏到新平衡态建立所需的时间。对于实际过程，若系统状态发生变化的特征时间远远大于弛豫时间，则可近似看作准静态过程。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。这条曲线的方程称为过程方程，准静态过程是一种理想模型。第4页，课件共28页，创作于2023年2月

系统中所有分子不规则运动的能量与分子与分子之间相互作用的势能的总和。1.理想气体内能:

2.内能增量:单原子分子气体:双原子分子气体:多原子分子气体:二、内能第5页，课件共28页，创作于2023年2月

3.说明:(1)内能是态函数,其增量仅与始末二状态有关,而与过程无关.

(2)对于理想气体来说,内能是温度的单值函数.第6页，课件共28页，创作于2023年2月3、说明:两者虽然等效,但本质有区别:1、作功可以改变系统的内能摩擦升温（机械功）、电加热（电功）

功是过程量2、热量传递可以改变系统的内能

热量是过程量作功是系统热能与外界其它形式能量转换的量度。热量是系统与外界热能转换的量度。使系统的状态改变，传热和作功是等效的。三、功和热量的等效性第7页，课件共28页，创作于2023年2月当活塞移动微小位移dl时，系统对外界所作的元功为：系统体积由V1变为V2，系统对外界作总功为：1、体积功的计算外界对系统作功准静态过程四、准静态过程的功第8页，课件共28页，创作于2023年2月系统对外作正功；系统对外作负功；系统不作功。规定:第9页，课件共28页，创作于2023年2月2、体积功的图示

比较a,b过程可知，功的数值不仅与初态和末态有关，而且还依赖于所经历的中间状态，功与过程的路径有关。——功是过程量由积分意义可知，功的大小等于p—V图上过程曲线p(V)下的面积。第10页，课件共28页，创作于2023年2月某一过程，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：Q>0，系统吸收热量；Q<0,系统放出热量；A>0,系统对外作正功；A<0,系统对外作负功；E>0,系统内能增加;E<0,系统内能减少。规定热力学第一定律的普遍形式5-2热力学第一定律(1)一、热力学第一定律第11页，课件共28页，创作于2023年2月对无限小过程对于准静态过程，如果系统对外作功是通过体积的变化来实现的，则说明:1、热力学第一定律另一表述：制造第一类永动机(能对外不断自动作功而不需要消耗任何燃料、也不需要提供其他能量的机器)是不可能的。体现了能量转化与守恒定律.(2)第12页，课件共28页，创作于2023年2月2.系统状态变化过程中,功与热之间的转换不可能是直接的,总是通过物质系统来完成.功热量内能3.对各种形态的物质系统都适用,只要求初始二态为平衡态,中间过程可以是平衡过程,也可以是非平衡过程.第13页，课件共28页，创作于2023年2月1.等体过程V=恒量，dV=0，dA=pdV=0，T2T1pV0ab

结论:等体过程中，外界传给气体的热量全部用来增加气体的内能，系统对外不作功。(1)特征:(2)定律应用:二、热力学第一定律在理想气体等值过程中的应用第14页，课件共28页，创作于2023年2月2.等压过程(1)特征:p=恒量12p21OVVV

结论:等压过程中系统吸收的热量一部分用来增加系统的内能，一部分用来对外做功。(2)定律应用:第15页，课件共28页，创作于2023年2月3.等温过程(1)特征:T=恒量，dT=0，dE=0pVp1p2III..OV2V1

结论:等温过程中系统吸收的热量全部转化为对外做功，系统内能保持不变。(2)定律应用:等温线第16页，课件共28页，创作于2023年2月例:一定量的单原子理想气体经历如图所示过程,试求:全部过程中(1)(2)

(3)

解:(1)(2)第17页，课件共28页，创作于2023年2月(3)方法一:热力学第一定律方法二:内能公式第18页，课件共28页，创作于2023年2月例2:如图所示，一定质量的单原子理想气体，从A经C、D最终到达B状态。求：该气体在此过程中吸收的热量。解:A→C,

C→D,

D→B,

总吸热:3750-2250=1500J第19页，课件共28页，创作于2023年2月5-3气体的摩尔热容量表示升高1K所吸收的热量热容量：系统在某一无限小过程中吸收热量dQ与温度变化dT的比值称为系统在该过程的热容量（C）摩尔热容量：1mol物质的热容量（Cm）单位质量的热容量叫比热容。一、热容量与摩尔热容量第20页，课件共28页，创作于2023年2月1、理想气体的等体摩尔热容量理想气体单原子理想气体双原子理想气体多原子理想气体注:理想气体的内能另表述:(1)意义:等体过程中,1摩尔物质温度升高1K时所吸收的热量.(2)大小:(3)热量:二、理想气体的摩尔热容量第21页，课件共28页，创作于2023年2月迈耶公式2、理想气体的等压摩尔热容量绝热系数3、比热容比理想气体(1)意义:等压过程中,1摩尔物质温度升高1K时所吸收的热量(2)大小:(3)热量:第22页，课件共28页，创作于2023年2月思考:4、说明:(1)热容量是过程量

不仅适用于理想气体，也适用于其他气体，只不过有所不同。(2)(3)适用于任何过程。

为何？第23页，课件共28页，创作于2023年2月功,热量和内能的计算方法一.功的计算方法1.直接计算法:(定义法)2.间接计算法:(热力学第一定律)总结:第24页，课件共28页，创作于2023年2月二.热量的计算方法1.直接计算法:(定义法)2.间接计算法:(热力学第一定律)第25页，课件共28页，创作于2023年2月三.内能的计算方法1.直接计算法:(定义法)2.间