大学物理课件新热力学基础

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1、第9章热力学基础§9.1热力学第一定律§9.2热力学第一定律在理想气体等值过程中的应用§9.3理想气体的摩尔热容量绝热过程§9.4循环过程卡诺循环§9.5热力学第二定律一、内能功和热量1.态函数描述状态的物理量，是状态参量的函数。（如P、V、T都是态函数）气体的内能(内能也是态函数！)态函数的特征：态函数的增量，只取决于初始状态和终了状态，与过程无关！§9.1热力学第一定律改变内能的方法外界对系统作功（或反之）。外界对系统传热（或反之）。当活塞移动一段有限距离时压强作功（1）功dl2.功热量计算系统在准静态膨胀过程中所作的功：10此过

2、程所作的功反映在P-V图上，就是曲线下的面积。系统对外界作功，A为正。外界对系统作功，A为负。20如图：系统对外界作了功，系统的状态变了，内能也变了。“功”是系统内能变化的量度，功不仅与初、末态有关，还与过程有关是过程量。1V2V12PVdV符号法则：注意：（2）热量：在单纯的传热过程中，系统内能的增量，等于它从外界吸收的热量。Q=E2-E1系统吸热，Q为正。系统放热，Q为负。符号法则：（1）作功和传热对改变系统的内能效果是一样的。（要提高一杯水的温度，可加热，也可搅拌）（2）国际单位制中，功、热、内能单位都是焦耳（J）。注意：（1卡

3、=4.18焦耳)（3）功和热量都是系统内能变化的量度,但功和热本身绝不是内能。内能：态函数,系统每个状态都对应着一定内能的数值。功、热量：只有在状态变化过程中才有意义，状态不变，无功、热可言。（4）作功、传热在改变内能效果上一样，但有本质区别作功：通过物体宏观位移来完成，是系统外物体的有规则运动与系统内分子无规则运动之间的转换。传热：通过分子间的相互作用来完成，是系统外、内分子无规则运动之间的转换。二、准静态过程系统经历一个过程，状态发生变化，系统一定经历非平衡态平衡态非平衡态新平衡态每一时刻系统都无限接近于平衡态的过程。由一系列依次

4、接替的平衡态组成。对“无限缓慢”的实际过程的近似描述。为利用平衡态性质，引入准静态过程或平衡过程：微小变化时间>>驰豫时间无限缓慢：1.准静态过程在准静态过程中，因为每一时刻系统都无限接近于平衡态，在理论计算上，我们可以近似认为每一个状态都为平衡态。准静态过程功的计算：dA=pdV(无限小平衡过程）（有限大平横过程）弛豫时间：系统由非平衡态趋于平衡态所需时间2.准静态过程的功1.数学表式系统从外界吸热Q为正系统对外界作功A为正系统内能增加E为正对微小变化过程符号法则三、热力学第一定律2.热力学第一定律的物理意义（1）外界对系统所

5、传递的热量Q一部分用于系统对外作功，一部分使系统内能增加。（2）热一律是包括热现象在内的能量转换和守恒定律。问：经一循环过程不要任何能量供给不断地对外作功，或较少的能量供给，作较多的功行吗？第一类永动机是不可能制成的！热一律可表述为：适用范围：任何热力学系统的任何热力学过程。（平衡过程可计算Q、A）一.等体过程1特征：dV=0，V=恒量，参量关系P/T=恒量2热一律表达式：对有限变化过程系统吸收的热量全部用来增加系统本身的内能，系统对外不做功。意义：9.2热一律在理想气体等值过程中的应用二等压过程1特征：dP=0，P=恒量，参量

6、关系V/T=恒量。2热一律表达式有限的变化过程系统吸收的热量，一部分对外作功，一部分增加自身的内能。意义：三等温过程1特征：dT=0，T=恒量，参量关系PV=恒量2热一律表式系统吸收的热量全部用来对外作功。3计算等温过程功：热量：内能的改变：意义：§9.3理想气体的热容绝热过程一、热容量与摩尔热容量1.热容量（C）：系统在某一无限小过程中吸收热量dQ与温度的变化dT的比值2.摩尔热容量(Cm)：1mol物质的热容量单位：J/K单位：J/（mol·K）二、理想气体的摩尔热容量1.定体摩尔热容量（Cv）：1mol气体在等体过程中吸收热量d

7、Q与温度的变化dT之比所以，理想气体内能表达式又可写成2.定压摩尔热容量（Cp）：1mol气体在定压过程中吸收热量dQ与温度的变化dT之比迈耶公式3.比热容比绝热过程：系统与外界无热交换，系统状态变化的过程。准静态绝热过程：无限缓慢地进行。1.准静态绝热过程：参量关系当气体绝热膨胀对外作功时，气体内能减少。非静态绝热过程，如：绝热自由膨胀（1）特征dQ=0意义：绝热三绝热过程2.绝热线与等温线的比较：由相同的初态a作同样的体积膨胀时，绝热过程的压强比等温过程的压强减少得多些。等温：绝热：绝热等温系统作等温膨胀所作的功比绝热膨胀的功要多

8、。过程特征参量关系QAE定体定压等温绝热V常量P常量T常量（P/T）=常量（V/T）=常量PV=常量常量常量常量===g--g-ggTPTVPV11§9.4循环过程卡诺循环一、循环过程1.循环过程：系统的工作物质，