大学物理_热力学第一定律.ppt

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1、第三章热力学基础一研究对象宏观物质，主要是气体，不考虑其微观结构和微观状态。二研究内容从能量的观点出发，分析在热力学系统状态变化中有关热功转换的关系和条件，包括热力学第一定律、循环过程、热力学第二定律、熵。3.1热力学第一定律3.1.1基本概念一.热力学系统——研究对象孤立系统、封闭系统、绝热系统、开放系统二.热力学过程v→0，过程中的每一时刻气体能重新达到新的平衡态——准静态过程特点：每一时刻均有确定的状态参量。三.功、热量、内能1.功（1）气体作功的计算A＞0——系统对外作功A＜0——外界对系统作功（2）p—V图功是过程量2

2、.热量Q计算公式：Q=cm(T2-T1)=nCmol(T2-T1)n(读niu)——摩尔数Cmol——摩尔热容量：1mol的气体温度改变一度所吸收或放出的热量。Cmol与过程有关，Q也是过程量。3.内能——分子热运动能量的总和。3.1.2热力学第一定律1.定律：设系统从Ⅰ态→Ⅱ态，对外作功A，吸热Q，内能变化ΔU，则有：Q=ΔU+A——能量守恒方程2.Q、A正负的约定Q＞0→系统吸热Q＜0→系统放热A＞0→系统作正功A＜0→外界作正功3.准静态过程dQ=dU+dA=dU+pdV3.2热力学第一定律对理想气体的应用讨论热力学过程中

3、系统的状态参量p、V、T与A、Q、ΔU的关系。热力学第一定律：理想气体状态方程：理想气体内能：一.等体过程1.过程方程：2.A、ΔU、Q的计算∵dV=0∴A=03.摩尔定体热容CV二.等压过程1.过程方程：2.A、ΔU、Q的计算ΔU=nCV(T2-T1)Q=A+ΔU=n(R+CV)(T2-T1)3.摩尔定压热容Cp三.等温过程O1.过程方程：2.A、ΔU、Q的计算∵ΔT=0∴ΔU=0Q=A=vRTln(V2/V1)等温过程的摩尔热容为多少？四.绝热过程1.A、ΔU、Q的计算Q=0Q=A+ΔUA=-ΔU=-vCV(T2-T1)2.

4、过程方程推导∵dA=pdV=-dU=-vCVdT∴pdV=-vCVdT(1)由d(pV)=d(vRT)得：pdV+Vdp=vRdT(2)联立(1)、(2)消去vdT得：(CV+R)pdV=-CVVdp即：CppdV+CVVdp=0整理得：(3)3.绝热方程由(3)式可得：可得：在p—V图上绝热线为什么比等温线要陡一些？过程特征过程方程DU系统作功A吸热DQ等体dV=00等压dp=0等温dT=00绝热dQ=00例1系统由图中的a态沿abc到达c态，吸收了350J的热量，同时对外作功126J。(1)沿adc进行，系统做功42J，求吸

5、热Q。(2)由c态沿ca返回a态,外界对系统做功84J，问系统是吸热还是放热？求Q。解：abc过程Uc-Ua=Qabc-Aabc=350-126=224Jadc过程Qadc=(Uc-Ua)+Aadc=224+42=266Jca过程Qca=(Ua-Uc)+Aca=-224-84=-308J例20.02kg的氦气，温度由17℃升到27℃，若升温过程中；(1)体积不变；(2)压强不变；(3)不与外界交换热量。分别求出气体内能的改变，吸收的热量，对外界所作的功。(视氦气为理想气体)解：(1)∵dV=0∴A=0(2)dp=0(3)Q=0A

6、=-ΔU=-623.25J作业：p673.5、3.10