准静态过程内能热量和功

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1、准静态过程内能、功和热量1热力学系统：热力学研究的对象。这一节只研究理想气体系统。当热力学系统的状态随时间变化时，我们就说系统在经历一个热力学过程，简称过程。实际发生的过程往往进行的较快，在新的平衡态达到之前系统又继续了下一步变化，这意味着系统在过程中经历了一系列非平衡态。这种过程为非静态过程。一个过程，如果任意时刻的中间态都无限接近于一个平衡态，则些过程为准静态过程。对准静态过程，在任何时刻系统的状态都可以当平衡态来处理。一、准静态过程准静态过程是由一系列依次接替的平衡态所组成的过程。2准静态过程

2、只有在进行的“无限缓慢”的条件下才可能实现。实际过程则要求系统状态发生变化的特征时间远远大于弛豫时间τ才可近似看作准静态过程。作为准静态过程中间状态的平衡态，具有确定的状态参量值。准静态过程是一种理想的极限，但作为热力学的基础，我们要着重讨论它。对于一个平衡态，我们可以用状态参量来描述。过程曲线非准静态过程不能用状态图上的一条曲线来表示。对于简单系统可用P—V图上的一点来表示这个平衡态。系统的准静态变化过程可用P—V图上的一条曲线表示。31.理想气体内能:内能：系统中所有分子不规则运动的能量与分子与

3、分子之间相互作用的势能的总和。内能的改变只决定于系统初末两个状态，与所经历的过程无关。内能是“状态量”。2.内能增量单原子分子气体双原子分子气体多原子分子气体二、内能、内能增量41.气体系统作功是通过改变气体体积来完成的。例如：气缸内的气压大于外界大气压，气体膨胀推动气缸活塞对外作功。微小变化：活塞与汽缸无摩擦，当气体作准静态压缩或膨胀时，外界的压强Pe必等于此时气体的压强P，否则系统在有限压差作用下，将失去平衡，称为非静态过程。三、功若有摩擦力存在，虽然也可使过程进行的无限缓慢，但也不是准静态过程

4、。5体积变化从V1—V2，在整个过程中气体作功为：元功压力由功的定义：只考虑无摩擦准静态过程的功。2.气体作功的计算由积分意义可知，功的大小等于P—V图上过程曲P=P(V)下的面积：61-2与1-1’-2两个过程的始末状态相同，但过程曲线不同，两条曲线下的面积不同，则作功也不同。特殊：（不一定是准静态过程）等容过程：A等容=0注意：功的大小不仅取决于系统的始末状态，且与系统经历的过程有关。功是过程量等压过程：A等压=P(V2-V1)7例如：一杯80ºC的热水，向周围温度较低的空气放出热量，这是一个过

5、程，而说这杯水具有多少热量是错的，具有的是内能，当水温度下降时，内能也减小。2.热量与温度的区别热量是系统内能变化的一种量度，是过程量。温度反映了物体冷热程度，是分子平均平动动能的标志，是状态量。3.热量的计算1.热的本质是传递的能量。该能量的多少就是热量。c是比热，四、热量C为摩尔热容：1mol气体升高单位温度所吸收的热量。8摩尔热容可定成：符号表示“元”，因热量与过程有关，故同一系统，在不同过程中的热容量有不同的值。常用的定容热量与定压热容量。等容过程：引入等容摩尔热容CV，表示在等容过程中，1

6、mol气体升高单位温度所吸收的热量。等压过程：引入等压摩尔热容CP，表示在等压过程中，1mol气体升高单位温度所吸收的热量。规定：热量系统吸热：系统放热：热量9