大学物理热力学基础ch

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1、第九章热力学基础基本要求：（1）掌握气体系统的状态参量，理解平衡态、准静态过程的概念（2）熟练掌握理想气体状态方程。（3）掌握内能、功、热量和摩尔热容的概念（4）掌握热力学第一定律及其在等值过程中的应用（5）掌握循环过程及卡诺循环、循环效率的计算前言：热力学研究对象：物质的热运动　　　　　　（另一种运动形式）热运动：（固体、液体、气体）大量微粒（原子，分子等）不停地无规则运动研究对象（系统）的复杂性：大量微粒1023；速度102—103ms-1；线度10-10m；质量10-26kg；每秒碰撞次数—109研究方法（气体）：1、能量观点出发，以实验方法研究热现象的

2、宏观规律（热力学）2、应用统计方法（大量无规律运动微粒的集体行为）研究其微观本质（气体动理论）热力学中的几个基本概念和重要物理量1、热力学系统：研究的对象孤立系统：不受外界任何影响的系统开放系统：与外界有能量等交换的系统2、热力学过程：系统从一个平衡态到另一个平衡态的变化过程平衡（准静态）过程：过程的中间状态都可以看作平衡状态Ｐ－Ｖ图上可用一条曲线表示—过程曲线准静态过程是理想过程3、热力学的几个重要物理量（1）功（体积变化所作的功）Ｐ－Ｖ图上过程曲线下所包围的面积★功是过程量不是状态量（2）热量：系统与外界由于温差而传递的能量★热量传递与过程有关，也是过程量

3、（3）内能：系统内部的能量　　　　　　是描述系统状态的一个物理量（系统内所有分子热运动的能量）复习：热量　　　热容★内能是状态量，内能的变化（增量）与经历过程无关第9章热力学基础大量实验规律的总结理论基础是热力学第一定律、热力学第二定律热力学热学分子动理论从现象中找规律透过现象追本质宏观规律微观机制观察记录分析总结建模统计理论验证§9-1热力学系统平衡态准静态过程一、气体的状态参量状态参量(statusparameter)：描述气体宏观状态的物理量1.体积(volume)V：气体分子自由活动的空间国际单位：m3(米3)当气体分子大小不计时，气体体积等于容器的容

4、积。2.压强(pressure)p：垂直作用在容器壁单位面积上的气体压力。国际单位：Pa(帕斯卡)Pa=N·m-21标准大气压=1.01325×105Pa1工程大气压=9.80665×104Pa3.温度(temperature)T：表征热平衡状态下系统的宏观性质摄氏温标：t℃冰点为0℃热力学(开氏)温标：TK冰点为273.15K绝对零度：T=0K温标——温度的数值表示法。水三相点(气态、液态、固态的共存状态)273.16K热平衡(thermalequilibrium)：两个物体互相热接触，经过一段时间后它们的宏观性质不再变化，即达到了热平衡状态。热力学第零定律

5、(Zerothlawofthermodynamics)：在不受外界影响的条件下，如果处于确定状态下的物体C分别与物体A、B达到热平衡，则物体A和B也必相互热平衡。4.热力学第零定律——测温原理ABCABC二、平衡态平衡态(equilibriumstatus)：在不受外界影响（即系统与外界没有物质和能量的交换）的条件下，无论初始状态如何，系统的宏观性质在经充分长时间后不再发生变化的状态。热动平衡三、准静态过程1.热力学过程(thermodynamicprocess)：热力学系统的状态随时间发生变化的过程。p2.准静态过程(approximatestaticpro

6、cess)：状态变化过程进行得非常缓慢，以至于过程中的每一个中间状态都近似于平衡态。慢?!理想过程！(pB,VB,TB)(pA,VA,TA)pVO准静态过程的过程曲线可以用p-V图来描述，图上的每一点分别表示系统的一个平衡态。§9-2理想气体的状态方程状态参量之间的关系(质量不变)理想气体：在任何情况下都严格遵守“玻-马定律”、“盖-吕定律”以及“查理定律”的气体。m气体的总质量M气体的摩尔质量理想气体状态方程(statusequationofideagas)：令：R称为“摩尔气体常量”代入：§9-3热力学第一定律内能功热量一、内能(internalenerg

7、y)内能：热力学系统的能量，它包括了分子热运动的平动、转动、振动能量、化学能、原子能、核能...和分子间相互作用的势能。(不包括系统整体运动的机械能)理想气体的内能：理想气体的内能是温度的单值函数，它是一个状态量，只和始、末两位置有关，与过程无关。内能变化E只与初末状态有关，与所经过的过程无关，可以在初、末态间任选最简便的过程进行计算。内能变化方式做功热传递二、功与热1.功(work)W(pB,VB,TB)(pA,VA,TA)pVOdlV1V2dl结论：系统所做的功在数值上等于p-V图上过程曲线以下的面积。2.热量(heat)Q:系统之间由于热相互作用而传递

8、的能量。焦耳用于测定热功当量的实验装置