第8章热力学第一定律

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1、开尔文克劳修斯热力学第一定律第八章卡诺一、系统的内能实际气体内能：所有分子热运动的动能和分子间势能的总和。理想气体内能:内能是状态量,是状态参量T的单值函数。§8.1功热量热力学第一定律内能是状态参量T、V的单值函数。二、功系统内能改变的两种方式1、做功可以改变系统的状态（宏观功）摩擦升温（机械功）、电加热（电功）功是过程量2、热量传递可以改变系统的内能（微观功）热量是过程量外界对系统做的功，等于系统内能的增量做功与传热1、宏观功A´外界对系统做功时，系统的边界发生了宏观位移。压缩时，活塞对气体系统做正功；气体膨胀时，做负功。气体的内能发生改变。实质：外界(活塞

2、)分子的有规则运动动能(活塞整体的运动)和系统内分子的无规则运动能量传递和转化过程，表现为宏观的机械能和内能的传递与转换。直接用功的定义来计算传递的能量的多少。2、微观功Q外界对系统内分子做功时，系统边界没有发生宏观位移。实质：水分子不断和锅的分子发生碰撞，在碰撞过程中两种分子间的作用力会在它们的微观位移中做功，称之为微观功。总效果：锅分子无规则运动能量传递给了水分子，表现为外界和系统之间的内能传递。条件：微观上讲，只有外界分子和系统分子的平均动能不同时才可能发生；宏观上讲，需要外界和系统间的温度不同。热传递——由于外界和系统的温度不同，通过分子做微观功而进行的

3、内能传递过程叫做热传递，所传递的能量叫热量，用Q表示。三、热力学第一定律从分子理论的观点来看，外力对系统做的功可写成：质心系中，在一给定过程中，外界对系统做的功和传给系统的热量之和等于系统内能的增量。——热力学第一定律Q>0，系统吸收热量；Q<0,系统放出热量；A>0,系统对外作正功；A<0,系统对外作负功；E>0,系统内能增加，E<0,系统内能减少。规定:热力学第一定律的普遍形式外界对系统做的功，与系统对外界做的功A的关系为：A´=-A外界传递给系统的热量系统内能的的增量系统对外界做的功当热力学系统在外界影响下，从一个状态到另一个状态的变化过程，称为热力学

4、过程，简称过程。一、准静态过程§8.2准静态过程1、什么是过程？1）按与外界的关系分：非自发过程---有外界帮助才能进行的过程2、过程的分类自发过程--无外界帮助可以进行的过程高温低温气体膨胀热传递A、等容过程B、等压过程C、等温过程D、绝热过程E、一般过程---不同于以上过程的过程F、循环过程---初态等同于终态的过程。2）按过程的特点分：PVVP3）按过程中所经历的状态分：非静态过程--系统所经历的状态是非平衡态的过程。准静态过程---过程中任意时刻，系统都无限地接近平衡态。哪些是准静态过程呢？活塞拉得快时是非静态过程，拉得慢为准静态过程。严格讲应为无限慢。

5、这里讲的“无限慢”是相对“弛豫时间”的。以活塞运动为例：设过程的时间为t，系统的弛豫时间为，则：叫无限缓慢。变化快实例：弛豫时间是多少？奈及铅的升华----一年至几年；气缸中气体的压强从不均匀到均匀---10-16秒。事实上，不少过程都可看作准平衡过程。什么是弛豫时间？当一个平衡态受到破坏后，由于分子的不断碰撞，最后又要恢复到平衡态。一个系统的平衡态从破坏到恢复至新的平衡态要经历一定的时间（），这个时间就是“弛豫时间”。对于实际过程，若系统状态发生变化的特征时间远远大于弛豫时间，则可近似看作准静态过程。p－V图上，一点代表一个平衡态，一条连续曲线代表一个准静

6、态过程。这条曲线的方程称为过程方程，准静态过程是一种理想的极限。对准静态过程，我们可以用状态参量来表征。系统的状态图二、准静态过程的功当活塞移动微小位移dl时，系统对外界所作的元功为：系统体积由V1变为V2，系统对外界作总功为：1、体积功的计算系统对外作正功；系统对外作负功；系统不作功。气体的功2、体积功的图示比较a,b过程可知，功的数值不仅与初态和末态有关，而且还依赖于所经历的中间状态，功与过程的路径有关。——功是过程量由积分意义可知，功的大小等于p—V图上过程曲线p(V)下的面积。计算热量：2、用比热：3、用摩尔热容§8.3热容（c为比热，）1、用热力学第一

7、定律一、什么是摩尔热容注意若1mol物质温度升高dt时所吸收的热量为，则定义该物质的摩尔热容为：①摩尔热容与比热的关系③热量是过程量。②摩尔热容的单位1mol物质温度升高1℃时所吸收的热量对同一种物质，摩尔热容量是否都相同？热量是过程量，过程不同，吸收的热量也不同。VPV1V2ba因而过程不同，摩尔热容量也不同。常用的有定容摩尔热容量、定压摩尔热容量。对于固体和液体，由于体积随压强变化甚小，所以定体和定压摩尔热容常可不加区别。气体的这两种热容则有明显的不同。二、气体的摩尔定压热容nmol理想气体进行压强不变的准静态过程，在一元过程中气体吸收的热量为：根据气体摩尔

8、热容的定义：气体的摩尔定