大学物理第三章热力学第一定律第四章热力学第二定律

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1、1第三章热力学第一定律21.热力学系统：热力学研究的对象称为热力学系统（研究气体系统），其它均称为外界。一、基本概念2.热力学过程:状态随时间变化的过程（1）按过程中经历的各个状态的性质分类:准静态过程（平衡过程）：初态、每个中间态、终态都可近似地看成是平衡态的过程。非静态过程（非平衡过程）：只要有一个状态不是平衡态，整个过程就是非静态过程。3（2）按过程的特征分类:等容过程：dV=0等压过程：dP=0等温过程：dT=0绝热过程：dQ=0，Q=0循环过程：dE=0E终态=E初态4PV图上一条线，表示一个平衡过程。PV图上一个点，表示一

2、个平衡状态。3．过程曲线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）。4．功、热量、内能PV非平衡态，非平衡过程不能在PV图上表示！！5二、功（准静态过程的功）★特点：（不仅与始末两态有关，而且与经历的中间过程有关）过程量★气体对外界所做的元功★气体体积从V1变化到V2时，系统对外界做的总功6外界对系统作功，A为负。10此过程所作的功反映在P-V图上，就是曲线下的面积。1V2V12系统对外界作功，A为正。20上图：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，PVdV符号法则：注意：功不

3、仅与初、末态有关，还与过程有关是过程量。7三、热量★特点：过程量（有不同的摩尔热容量）系统吸热，Q为正。系统放热，Q为负。★符号法则：（不同的过程有不同的热量）★摩尔热容量Cm：一摩尔物质温度升高1K时系统从外界吸收的热量。8四、内能状态量★特点：(只与始末两态有关，与中间过程无关)★气体的内能910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）20国际单位制中，功、热、内能单位都是焦耳（J）。（1卡=4.18焦耳)30功和热量都是系统内能变化的量度,但功和热本身不是内能。内能：态函数,系统每个状态都

4、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。注意：10五、热力学第一定律★微分形式★积分形式1.数学表式112.热力学第一定律的物理意义（1）外界对系统所传递的热量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：热一律的适用范围：任何热力学系统的任何热力学过程。注意：123.热力学第一定律对理想气体等值过程的应用

5、对平衡过程计算:根据：131.等容过程（1）特征：V=恒量，dV=0，参量关系:P/T=恒量（2）热一律表式：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。意义：14（3）定容摩尔热容：1摩尔气体在等容过程中，温度升高（或降低）1K所吸收（或放出）的热量。单原子分子双原子分子多原子分子15（4）内能增量：等容过程（适用于任何过程）162.等压过程（1）特征：P=恒量，dP=0，参量关系:（2）热一律表式：作功：内能增量：意义：系统吸收的热量，一部分对外作功，一部分增加自身的内能。17（3）定压摩尔热容：1摩尔气体在等压过程中

6、，温度升高（或降低）1K所吸收（或放出）的热量。（迈耶公式）18比热容比单原子分子双原子分子等压过程多原子分子193.等温过程（1）特征：T=恒量，dT=0，dE＝0参量关系：PV=恒量（2）热一律表式意义：系统吸收的热量全部用来对外作功。功：20等温过程214.绝热过程（1）特征参量关系（泊松方程）（2）热一律表式绝热22意义：当气体绝热膨胀对外作功时，气体内能减少。功：内能改变：绝热膨胀靠的是内能减少。（温度降低）（2）（1）23★推导绝热方程：（用第一定律微分形式）2425绝热过程方程（泊松方程）（3）“绝热摩尔热容”26等温线

7、斜率绝热线斜率（4）绝热线与等温线的比较27结论：绝热线比等温线陡峭同一点斜率之比绝热等温28过程特征参量关系QAE等容等压等温绝热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-ggTPTVPV1129例1（4346）试证明刚性分子理想气体作等压膨胀时，若从外界吸收的热量为Q，则其气体分子平均动能的增量为Q/(NA),式中为比热容比。证明:理想气体分子平均动能的增量30对等压过程一摩尔刚性分子理想气体31例2（4694）某理想气体在P-V图上等温线与绝热线相交于A点，如图，已知A点的压强P1=

8、2×105Pa，体积V1=0.5×10-3m3，而且A点处等温线斜率与绝热线斜率之比为0.714，现使气体从A点绝热膨胀至B点，其体积V2=1×10-3m3。求（1）B点处的压强（2）在此过程中气体对外作的功32解：（1