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1、第一节13.1准静态过程功热量热力学是研究物质世界中有关热现象的宏观理论，它不涉及物质的微观结构，而是将一物质系统中大量粒子看作一个整体，研究系统所表现的各种宏观性质和规律。热力学第一定律是热力学的基本定律，是一个包括热现象在内的能量守恒与转化的定律。热力学第一定律首先涉及到热量功内能的基本概念1.几个热力学概念(i)热力学系统热力学中的研究对象(如气体,液体,固体,电介质和磁介质等)叫做热力学系统.热力学系统简称为系统.也称为工作物质.(ii)外界:系统之外并与系统相互作用的物体称为外界.(iii)热力学过程:热力学系统从一个平衡态变化到另一个平衡态的过程./1
2、7一准静态过程（理想化的过程）2.非静态过程和准静态过程热力学系统经历一个热力学过程(一系列的中间状态)到达另一个平衡态.根据中间状态的特点可以将热力学过程可分为非静态过程和准静态过程.非静态过程:中间状态为非平衡态的热力学过程称为非静态过程.准静态过程:在始末两个平衡态之间的每一个中间状态都可近似地看成平衡态的热力学过程称为准静态过程.准静态过程是一个理想化的过程.从下面的例子,大家可以理解准静态过程的含义./17气体活塞砂子如图是一个带有活塞的容器.活塞的下面有一定质量的气体.活塞上放有一些砂粒.开始时气体的状态为(V1,T1,p1)将活塞上的砂粒一颗一颗地缓
3、慢取走.气体的状态将非常缓慢地变为末状态(V2,T2,p2).这个过程可近似地作为准静态过程.123.过程曲线系统从初始状态经准静态过程到达末态用p-V图的一条曲线表示.此曲线称为准静态过程曲线,简称为过程曲线.二功（过程量）1功是能量传递和转换的量度，它引起系统热运动状态的变化.宏观运动能量热运动能量气体压强活塞面积气体系统体积变化过程所做的功（体积功）元功气体膨胀系统对外做正功气体被压缩系统对外做负功气体压强活塞面积与过程有关体积从变到系统所做的功沿acb过程的功沿adb过程的功系统通过体积变化实现作功。热力学中的功是与系统始末状态和过程都有关的一种过程量。二
4、功（过程量）三热量（过程量）通过传热方式传递能量的量度，系统和外界之间存在温差而发生的能量传递.（1）都是过程量：与过程有关；（2）等效性：改变系统热运动状态作用相同；即可以通过做功,或传递热量改变系统的状态.宏观运动分子热运动功分子热运动分子热运动热量（3）功与热量的物理本质不同.1cal=4.18J，1J=0.24cal功与热量的异同第一节13.2热力学第一定律内能理想气体的内能是气体内所有分子的动能和分子内原子间的势能之和.但热力学系统不仅可以是气体,还可以是液体,固体等.热力学系统处于某一状态时所具有的能量称为系统的内能.理想气体的内能仅是温度的函数,即内
5、能是表征系统状态的单值函数.一般气体的内能是温度和体积的函数,即一内能（状态量）总之，某给定气体系统的内能。只由该系统的状态所决定，在热力学中内能是一个重要的状态量。性质实质内能热量功状态量过程量过程量是构成系统的全部分子的平均能量之和。是系统的宏观有序机械运动与系统内大量分子无规热运动的相互转化过程。是外界物质分子无规热运动与系统内物质分子无规热运动的相互转化过程。内能功热量的国际标准单位都是焦耳（J）系统内能的改变可以由外界向系统传递热量来实现,也可以由外界对系统做功来实现.外界对系统做功使系统内能增加;系统对外界做功使系统内能减少;外界对系统传热使系统内能增
6、加;系统对外界传热使系统内能减少;但不管是通过做功还是热传递使系统的内能发生改变,内能的变化只与系统起始和终了状态有关,与系统所经历的过程无关.做功,传热和内能的变化之间的定律关系如何?2AB1**/17设系统初始状态的内能为E1;(i)若外界向系统传递热量为Q;外界对系统做功为Wex;系统达到末态时的内能为E2;12**E1E2根据能量守恒定律,有即系统内能的增量等于外界向系统传递的热量Q与外界对系统做功Wex之和.(ii)若外界向系统传递热量Q,系统对外界做功W,根据能量守恒定律,有热力学第一定律二、热力学第一定律在任何一个热力学过程中，系统所吸收的热量等于系
7、统内能的增量与系统对外作功之和。热力学第一定律是包括热现象在内的能量守恒与转化定律的一种表达形式。该定律的另一种通俗表述是：第一类永动机是不可能造成的。第一类永动机是指能不断对外作功而又不需消耗任何形式的能量、或消耗较少的能量却能得到更多的机械功的机器。热力学第一定律热力学第一定律热力学第一定律热力学第一定律在任何一个热力学过程中，系统所吸收的热量等于系统内能的增量与系统对外作功之和。热力学第一定律是包括热现象在内的能量守恒与转化定律的一种表达形式。该定律的另一种通俗表述是：第一类永动机是不可能造成的。第一类永动机是指能不断对外作功而又不需消耗任何形式的能量、或消
8、耗较少的能
