【物理学导论-热学】第9章热力学第一定律

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1、第9章热力学第一定律§1热力学第一定律§2绝热过程§3循环过程1一.热力学过程§1热力学第一定律1.依系统状态发生变化准静态与非静态等值过程2.与外界的关系3.理想与实际自发绝热过程可逆不可逆过程2焦耳实验1)与外界进行热交换2)外界作功结论：1.改变系统状态(E)的方式有两种作功传热2.作功、传热是相同性质的物理量----过程量二.作功与传热3系统从初态末态系统对外作的功系统器壁上小面元对器壁作用力在某一时刻三.准静态过程中体积功的计算4准静态与系统种类无关示功图5四.热热量的计算与过程有关1）物质的热容量2）摩尔热容量

2、可以>0=0<01.热容量的定义等压摩尔热容等容摩尔热容62.热量的计算等容过程温差不太大CV可看作常数7等压过程温差不太大，CP可看作常数8五.热力学第一定律若加一些条件若为准静态若为理想气体若理气准静态适用一切过程一切系统初末态是平衡态9内能E状态参量与过程无关普遍的能量转化和守恒定律10六.热一律在理气准静态等值过程中的应用1.等容过程理想气体等容摩尔热容11适应范围？结论：理气任意过程内能是状态量理想气体的内能是温度的单值函数122.等压过程理气等压摩尔热容13比热容迈耶公式14一.理气准静态绝热过程二.自由膨胀-

3、-非准静态过程§2绝热过程15绝热壁绝热过程特征：热一律：即：适用于一切绝热过程介绍两种情况16一.理气准静态绝热过程1.过程方程绝热的热律加理气准静态的条件绝热热律理气准静态理气状态方程联立得解17结果：2.过程曲线或>18二.自由膨胀特点：迅速来不及与外界交换热量则Q=0非静态过程无过程方程办法：只能靠普遍的定律（热律）自由膨胀绝热热律19自由膨胀理气状态方程能量守恒由因为自由膨胀所以系统对外不作功即得20自由膨胀能量守恒思考：初态和末态温度相同真实气体？理气内能还与体积有关焦、汤实验21§3循环过程一.热

4、机循环与制冷循环二.卡诺循环221.循环过程系统经历一个热力学过程后又回到初态2.能量特点231.热机循环目的：吸热对外作功1)PV图正2)热流图高温热源低温热源3)指标-效率2.制冷循环目的：通过外界作功从低温热源吸热1)PV图逆2)热流图高温低温3)制冷系数><24重要说明：在热机、制冷机部分由于实际中的需要或说是习惯无论是吸热还是放热一律取正值则热机效率和制冷系数写成：25二.卡诺循环只与两个恒温热源交换能量的无摩擦的准静态循环1.卡诺热机热流图PV图26恒温热源过程吸放热绝热过程方程27由两个绝热过程得循环闭合条件

5、卡诺热机效率代入数据得28只与T1和T2有关与物质种类、膨胀的体积无关提高高温热源的温度现实些2)理论指导作用讨论1)卡诺热机效率29进一步说明热机循环不向低温热源放热是不可能的热机循环至少需要两个热源3)理论说明低温热源温度T20说明热机效率且只能<304)疑问：由热I律循环过程中如果相当于把吸收的热量全作功从能量转换看不违反热一律但为什么实际做不到？说明:必然还有一个独立于热一律的定律存在这就是热二律312.卡诺制冷机卡诺热机的逆循环卡诺制冷机的制冷系数32一直敞开冰箱门能制冷整个房间吗？思考：打开冰箱凉快一下第9章

6、结束33