§5-1热力学第一定律ppt课件

1、第五章 热力学基础,1,前一章从物质微观结构的观点出发，运用统计平均的方法，讨论了大量气体分子热运动的规律。,本章用能量的观点，从宏观上讨论物质状态变化时，热、功和内能的变化规律。,热力学过程：热力学系统从一个状态变化到另一个状态 ,称为热力学过程。,过程进行的任一时刻，系统的状态并非平衡态。,平衡态1,一系列非平衡态,平衡态2,2,一、准静态过程,准静态过程：系统的每一个状态都无限接近于平衡态的过程(理想化的过程)。,即准静态过程是由一系列平衡态组成的过程。,准静态过程是一个理想化的过程，是实际过程的近似。,5-1 热力学第一定律,非静态过程：当系统宏观变化很快，每一状态都是非平衡态。,非静

2、态过程,准静态过程,所以，实际过程仅当进行得无限缓慢时才可看作是准静态过程。,统一于“无限缓慢”,矛盾,平衡即不变,过程即变化,只有过程进行得无限缓慢，每个中间态才可看作是平衡态。,4,非静态过程,准静态过程,5,定义弛豫时间 ：系统由非平衡态到平衡态所需时间。,怎样算“无限缓慢”,过程进行时间t 驰豫时间,定义“无限缓慢”：,例如，实际汽缸的压缩过程,过程进行时间 t = 0. 01秒 驰豫时间 = 10-3秒,可看作准静态过程,所以无限缓慢只是个相对的概念。,6,准静态过程可以用过程曲线来表示：,状态图(PV 图、PT 图、VT 图)上,7,二 功、内能、热量,如何改变系统的热力学状态呢？

3、,焦耳实验,8,结论：,改变系统状态的方式有两种：, 作功、传热是相同性质的物理量，均是过程量,1 功 通过作功可以改变热力学系统的状态.,计算一准静态过程中，气体的体积变化所做的功.,设气体的压强P,活塞面积s,气体作用在活塞上的力,活塞移动dl距离时,气体作功,9,准静态过程（状态1到状态2）气体对外界做功与过程有关。,10,气体体积由V1变为V2时，系统对外作功,在P-V图上可表示为过程曲线与横坐标轴之间的曲边梯形的面积。,气体体积膨胀， A0，系统对外做正功；,气体体积压缩，A0，系统对外做负功。,11,功与过程曲线的位置有关，即与路经有关。功是过程量，不是态函数。,作功是通过宏观的、

4、有规则的运动（机械运动)来完成的能量交换.,分子的有规则运动能量和分子的无规则运动能量的转化和传递。,通过作功改变系统内能的微观实质是：,12,2 热量,系统和外界之间存在温差时,就会有传热.热量传递也可以改变系统的状态.,传热的微观本质：是分子的无规则运动能量从高温物体向低温物体传递。,热量：传热过程中所传递的热运动能量的多少。,传热通过分子的无规则运动来完成的能量交换。,13,1）热量和功都是系统状态变化过程中伴随传递的能量，都与状态变化的中间过程有关，都是过程量，而不是态函数。,3）功与热量的物理本质不同 .,1卡 = 4.18 J ， 1 J = 0.24 卡,2）等效性：改变系统热运

5、动状态作用相同；,定向运动能量,无规运动能量,无规运动能量,无规运动能量,作功,传热,14,3 内能,在一般情况下，内能只取决于系统的状态, 可以表示为T、V的函数,对于理想气体，内能仅是温度的函数,对于刚性理想气体分子,15,系统内能的增量只与系统起始和终末状态有关，与系统所经历的过程无关 .,16,当热力学系统的状态变化时，可以通过作功和传热等方式改变系统的内能。那么，在一个热力学过程中,系统从外界吸收的热量,一部分使系统的内能增加,一部分使系统对外界作功.,准静态过程,微小过程,四、热力学第一定律,对于任意过程,17,1）热力学第一定律是热现象中能量转换和守恒定律。第一类永动机是不可能制

6、成的。 2）热力学第一定律适用于任何系统的任何过程(非准静态过程亦成立),是自然界的普遍规律。,热力学第一定律的符号规定,讨论,18,例1 系统从ABA经历一个循环，且 EBEA . (1)试确定AB，以及BA的功A的符号及含义；,A10:气体对外做功,A20:外界对气体做功,(2)Q的符号如何确定；,吸热,19,放热,总功：,(3)循环总功和热量的正负,20,例2 搅拌盛在绝热容器中的液体，液体 温度在升高，若将液体看做系统，则 （1）外界传给系统的热量 （2）外界对系统做的功 （3）系统的内能增量 等于零，大于零还是小于零。,等于零,大于零,大于零,21,例3 作功和传递热量对增加内能来说是等效的，但又有本质上的不同，如何理解,解： 对系统作功使其内能发生变化，是机械运动能量转化为分子热运动的能量。,对系统加热使其内能增加，是把高温物体分子热运动热量传递给系统，并转化为系统的分子热运动能量