《新工科大学物理》课件第8章 热力学基础2

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

一、准静态过程准静态过程：在过程进行的每一时刻，系统都无限地接近平衡态。8.2热力学第一定律准静态过程是实际过程“无限缓慢”进行时的极限。准静态过程是一种理想的极限。B(p2

V2T2

)A(p1

V1

T1)Vp系统的准静态变化过程可用p~V

图上的一条曲线表示，称之为过程曲线。非静态过程：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。二、准静态过程功的计算当活塞移动微小位移dl

时，气体对外所作的元功：S为活塞面积,dV是系统体积增量。注意:作功与过程有关。系统体积由V1→V2

,系统对外界作的总功:Sp功的图示功的大小等于p~V

图中过程曲线下的面积。VABPOV1V2比较A,

B下的面积可知,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。

系统对外界做功:W>0

;

外界对系统做功：W<0。三、准静态过程功的热量在热力学过程中，系统与外界之间进行热交换时，其状态可能发生变化，这种热交换的能量称为热量，用Q表示。热量是过程量。系统吸热：Q

>0

；系统放热：Q<0。（1）做功和热传递是改变系统内能的两种方式。气体内能：分子动能+

分子间势能在热力学系统中存在一种仅由其热运动状态单值决定的能量，它的改变可以用绝热过程中外界对系统所做的功来量度，这种能量称为系统的内能。（2）做功和热传递在改变系统内能上是等效的。说明四、内能（E）理想气体的内能

理想气体的内能

理想气体的内能只是温度的函数，与热力学温度成正比。气体的物质的量气体分子的自由度R：摩尔气体常量。气体的质量气体的摩尔质量气体的温度温度改变，理想气体的内能改变：系统从外界吸收的热量

Q

，一部分使其内能增加

E

，另一部分则用以对外界做功W。五、热力学第一定律对于无限小的状态变化过程，可表示为第一类永动机：它可以使系统不断地经历状态变化又回到原来状态，不消耗系统内能，同时又不需要外界供给任何能量但却可以不断的向外界做功，这种机器称为第一类永动机。热力学第一定律又可表述为：第一类永动机是不可能制成的。注意：热力学第一定律是包括热现象在内的能量守恒及转化定律，它适用于始末态为平衡态的系统，与中间是否是平衡态无关。二.热容量物体的质量与比热容的乘积，称为物体的热容量。一.比热容单位质量的物体温度升高(或降低）1K

所吸收（或放出）的热量。8.3热容量三.摩尔热容量1mol物质的热容量，称为该物质的摩尔热容量。注意:热容量是过程量。mol

气体，经某一过程x，吸热

Q，温度变化

T，则平均摩尔热容量定义为：摩尔热容量定义为：1.定体（又叫定容）摩尔热容量CV1mol

气体，在等体过程中的热容量。

等体过程：气体体积不变，对外界不做功，吸收的热量等于内能的增量。定体摩尔热容量CV：理想气体的定体摩尔热容量CV

摩尔理想气体的内能理想气体的定体摩尔热容量2.定压摩尔热容量Cp1mol

气体，在等压过程中的热容量。气体压强不变，气体体积变化时，对外界做功为等压过程：定压摩尔热容量Cp：理想气体的定压摩尔热容Cp理想气体的状态方程为所以

摩尔理想气体的内能比热容比：单原子分子刚性双原子分子刚性多原子分子定体摩尔热容定压摩尔热容比热容比3R/25R/23R5R/27R/24R5

/37/54/3物理量分子理想气体

（2）气体对外界所作的功为梯形的面积例1．如图所示，1mol双原子分子理想气体由状态A（p1,V1）沿p—V图所示直线变化到状态B（p2,V2），试求：(1)气体内能的增量；(2)气体对外界所作的功；(3)气体吸收的热量；(4)此过程的摩尔热容。解