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1、第十八章热力学第一定律内容：18.1功热量热力学第一定律18.2准静态过程18.3热容18.4绝热过程18.5循环过程18.6卡诺循环18.7致冷循环18.1功热量热力学第一定律1.功做功可改变系统的状态有规则动能无规则动能做功的基本特征：2.系统的内能理想气体内能只与温度有关3.热量传热也可改变系统的状态传热条件：系统和外界温度不同，且不绝热。“热量”—被传递的能量微观本质：分子无规则运动能量从高温物体向低温物体转移（传递）。传热与过程有关，热量也是一个过程量。焦耳用于测定热功当量的实验装置。注意：功和热量都是过程量，而内能是状态量，通过做功或传递热量的过程使系统的状态（内能）发
2、生变化。热功当量：1卡=4.186焦耳4.热力学第一定律的数学描述热力学第一定律：包括热现象在内的能量守恒和转换定律。Q表示系统吸收的热量，W表示系统所作的功，E表示系统内能的增量。热力学第一定律微分式：符号规定：1、系统吸收热量Q为正，系统放热Q为负。2、系统对外作功W为正，外界对系统作功W为负。3、系统内能增加E为正，系统内能减少E为负。第一类永动机：不需要外界提供能量，但可以继续不断地对外做功的机器。热力学第一定律：“不可能制造出第一类永动机”。例1.内能和热量的概念有何不同？能否说：（1）物体温度愈高，则热量愈多？（2）物体的温度愈高，则内能愈大？答：(1)概念是不同的
3、，内能是无规则运动能量的总和，由系统本身及状态所决定的，热量是在传热过程中传的能量多少，与过程有关。(2)对于理想气体是正确的,因为温度越高,物体内分子无规则运动动能越大,因而内能越大.对实际气体,只要体积不变,这一说法也正确.P准静态过程：状态变化过程进行得非常缓慢，以至于过程中的每一个中间状态都近似于平衡态。非平衡态到平衡态的过渡时间，即弛豫时间，约10-3秒，如果实际压缩一次所用时间为1秒，就可以说是准静态过程。18.2准静态过程准静态过程可用状态曲线表示p-V图(1)准静态过程中功的计算(PB,VB,TB)(PA,VA,TA)PVOSdlVAVBdl结论：系统所做的功在数值上
4、等于P-V图上过程曲线以下的面积。功是过程量,其值依赖于过程(PB,VB,TB)(PA,VA,TA)PVOdWVAVB（1）准静态过程中热量的计算热容量：物体温度升高一度所需要吸收的热量。比热：单位质量物质热容量。单位：单位：18.3热容摩尔热容量：1mol物质的热容量。定体摩尔热容：1mol理想气体在体积不变的状态下，温度升高一度所需要吸收的热量。定压摩尔热容：1mol理想气体在压强不变的状态下，温度升高一度所需要吸收的热量。（i为分子的自由度数）单原子气体：i=3,氦、氖双原子气体：i=5，氢、氧、氮多原子气体：i=6，水蒸汽、二氧化碳、甲烷微过程的热量计算式：热量计算式：（2）
5、准静态过程中内能变化的计算设想一个状态变化过程，过程中系统的体积不变。即有内能增量：内能：结论：理想气体的内能只是温度的单值函数。注意：内能是状态量，内能的增量与过程无关，因此上式适合于任意过程。(3)等体过程QpVVo等体过程:气体在状态变化过程中体积保持不变。V=恒量，dV=0等体过程的热力学第一定律:结论：在等体过程中，系统吸收的热量完全用来增加自身的内能。吸收热量：内能增量：等体过程系统作功：(4)等压过程等压过程:气体在状态变化过程中压强保持不变。pQp=恒量，dp=0pVV1V2po等压过程的热力学第一定律:吸收热量：等压过程的功：因为等压过程系统的吸热：等压过程系统内能
6、的增量：等压过程系统作功：(5)等温过程等温过程:气体在状态变化过程中温度保持不变。T=恒量，dE=0等温过程的热力学第一定律:V1V2pVpQQ=W等温过程系统内能的增量：等温过程系统作功和吸热：(6)等体摩尔热容与等压摩尔热容的关系迈耶公式：结论：同一状态下1摩尔的理想气体温度升高1K，等压过程需要吸收的热量比等体过程吸收的热量多8.31J。比热容比：单原子分子：双原子分子：多原子分子：例2.将500J的热量传给标准状态下的2摩尔氢。（1）V不变，热量变为什么？氢的温度为多少？（2）p不变，热量变为什么？氢的T，V各为多少？（3）T不变，热量变为什么？氢的p，V各为多少？解：（1
7、）Q=E，热量转变为内能Q=W+E，热量转变为功和内能（2）p不变，热量变为什么？氢的T，V各为多少？Q=W，热量转变为功（3）T不变，热量变为什么？氢的p，V各为多少？例3.如图所示,试比较三个过程中吸收热量的大小?OPVAB123解:对这三个过程来说,内能变化量是相同的,为EB-EA.各自过程所做的功看其同V轴围成的面积大小,有W1>W2>W3.由Q=EB-EA+W可知:Q1>Q2>Q3例4.一热力学系统由如图所示的状态a沿acb过程到达状态b时,
