大学物理热力学第一定律及应用

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1、大学物理多媒体电子教案主讲教师杨鑫辽宁工大基础教学部物理教研室开尔文克劳修斯热力学基础第8章卡诺8.1热力学第一定律及应用教学基本内二、等体过程一、热力学第一定律三、等压过程四、等温过程五、绝热过程演示:准静态等温过程1.准静态过程中间的状态为非平衡态非静态过程准静态过程准静态过程在P-V图上是一条曲线中间的状态为平衡态热力学过程系统从一个平衡态平衡过程所经历的变化历程过渡到另一平衡态一、热力学第一定律实际的热力学过程都是非静态过程准静态过程非静态过程驰豫时间系统从非平衡态过渡到平衡态所用的时间准静态过程是无限缓慢过程的极限演示：

2、气缸快速与缓慢膨胀2.热功等效性(1)改变系统状态的两种方式(2)热功当量作功传递热量搅拌(3)作功与传递热量的本质区别作功是外界有序运动的能量与系统内分子无序热运动能量之间的转换传递热量是外界分子无序运动的能量与系统内分子无序热运动能量之间的传递演示：热功等效3.热力学第一定律(1)表达式系统放热系统吸热内能增加内能减少系统对外界作功外界对系统作功(2)正负规定违背了热力学第一定律(3)第一类永动机既不需要消耗系统内能(4)适用范围不能制成原因演示：永动机1液体、气体、固体准静态、非静态过程也不需要外界供给能量却能够不断地对外作

3、功机器热力学系统热力学过程演示：永动机2演示：永动机3(1)功气体所作的功功是过程量演示：功4.功、内能和热量的计算在P-V图上等于曲线下的面积(2)内能(3)热量内能是状态量热量是过程量适用于始、末态为平衡态的一切过程内能改变量4.定性讨论二、等体过程1.过程特征2.过程方程3.特征图等体加热等体冷却V=恒量演示:等体过程T2T1ab5.作功6.内能增量7.热量(8)定体摩尔热容1mol气体热容摩尔热容体积不变温度改变1K系统所吸收或放出的热量三、等压过程1.过程特征2.过程方程3.特征图P=恒量演示:等压过程bT2T1a4.定

4、性讨论等压膨胀等压压缩6.作功5.内能增量7.热量8.定压摩尔热容1mol微分1mol气体压强不变温度改变1K系统所吸收或放出的热量比热容比1mol理想气体等体过程一增加同样多的内能原因温度升高1K吸收的热量气体吸收的热量全部用来增加内能等压过程气体吸收的热量二用来对外作功等压过程比等体过程8.31J多演示:等温过程四、等温过程1.过程特征2.过程方程3.特征图T=恒量4.定性讨论等温膨胀等温压缩6.作功5.内能增量7.热量返37五、绝热过程1.过程特征2.过程方程3.特征图返384.定性讨论绝热膨胀绝热压缩7.作功6.内能增量5

5、.热量8.过程方程的推导(2)(1)微分两边乘CV(1)代入(2)两边同除以CVPV两边积分返32等温膨胀绝热膨胀返33T不变9.绝热线比等温线陡绝热等温PQ比PT下降得快等温线斜率绝热线斜率绝热线比等温线陡例题7.1－1演示:准静态等温过程1.准静态过程中间的状态为非平衡态非静态过程准静态过程准静态过程在P-V图上是一条曲线中间的状态为平衡态热力学过程系统从一个平衡态平衡过程所经历的变化历程过渡到另一平衡态一、热力学第一定律准静态过程是无限缓慢的过程内容小结2.热力学第一定律内容(1)表达式放热吸热内能增加内能减少系统对外界作功

6、外界对系统作功(2)正负规定违背热力学第一定律(3)第一类永动机既不需要消耗系统内能不能制成原因也不需要外界供给能量却能够不断地对外作功机器(1)功3.功、内能和热量的计算(2)内能(3)热量气体所作的功在P-V图上等于曲线下的面积4.定性讨论二、等体过程1.过程特征2.过程方程3.特征图等体加热等体冷却V=恒量T2T1ab5.作功6.内能增量7.热量8.定体摩尔热容三、等压过程1.过程特征2.过程方程3.特征图P=恒量bT2T1a4.定性讨论等压膨胀等压压缩6.作功5.内能增量7.热量8.定压摩尔热容比热容比1mol理想气体等体

7、过程一增加同样多的内能原因温度升高1K吸收的热量气体吸收的热量全部用来增加内能等压过程气体吸收的热量二用来对外作功等压过程比等体过程8.31J多四、等温过程1.过程特征2.过程方程3.特征图T=恒量4.定性讨论等温膨胀等温压缩6.作功5.内能增量7.热量五、绝热过程1.过程特征2.过程方程绝热线比等温线陡3.特征图4.定性讨论绝热膨胀绝热压缩7.作功6.内能增量5.热量