大学物理课件 热力学第一定律.ppt

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1、§15-2准静态过程热量功一、准静态过程定义：热力学系统在状态发生变化的过程中，每一时刻系统的状态都无限地接近平衡态，此过程称准静态过程（或称平衡过程）。驰豫时间：一个系统如果最初处于非平衡态，经过一段时间过渡到了一平衡态，该过渡时间称驰豫时间。第15章热力学第一定律PV0ABCabc二、热量传热：通过分子间的相互作用传递分子的无规则运动能量而改变物体内能的过程。条件：系统与外界的温度不同。热量（Q）：传热过程中所传递的能量。单位：J1cal=4.1855JPV0ABCabc三、功（体积功）元功：实验一作功增加物

2、体内能AAAQ实验二传递热量也可增加物体内能§15-3热力学第一定律QA无限小过程：有限过程：其中：§15-5气体的摩尔热容量摩尔热容量：1mol物质，当温度升高1K时所吸取的热量c是同一物质的比热一、气体的定容摩尔热容量与温度无关二、气体的定压摩尔热容量与温度无关可见迈耶公式比热比：刚性单原子刚性双原子刚性多原子总结：无论等容过程、等压过程：例补：20mol氧气由状态1变化到状态2所经历的过程如图，（1）沿1－m－2路径；（2）沿1－2直线。试分别求出这两过程中的A与Q及氧气内能的变化氧气分子当成刚性分子理想气

3、体看待。0105052012m解(1)1－m－2过程：对于1－m过程，由于体积不变（等容过程），所以对于m－2过程：对于整个1－m－2过程：(2)1－2过程：功可由直线下面积求出：由热力学第一定律得：§15-4热力学第一定律对理想气体等值过程的应用一、等温过程恒温体A1、等温过程的实现：则内能不变代入上式2、等温过程的热量：3、理想气体等温过程作功图示：VPP1V1V2P2TAIII等温线是等轴双曲线的一支曲线下的面积表示理想气体从初始状态I等温膨胀到末态II所作的功：二、等容过程1、等容过程的实现：2、求对等容

4、过程：VPIIIP1P2V3、等容过程的P-V图：三、等压过程1、等压过程的实现：A内能的改变量：对外作功：2、求3、等压过程的P-V图：VPV1V2PIIIA§15-6绝热过程一、绝热过程1、定义：当系统的状态发生变化时，系统和外界不发生热传递的过程。2、特征：二、求绝热过程中的功A由热力学第一定律可知：对于有限变化：A绝热壁三、绝热方程（1）（2）（3）其中：均为常数由（2）式可得：所以：I绝热膨胀：II绝热压缩：四、绝热过程的P-V图1、P-V图：VPIIIA0将绝热方程代入可得：2、绝热过程与等温过程的比

5、较：（1）绝热过程方程：等温过程方程：（2）P-V图的比较：气体压缩或膨胀时气体压强变化不同VPABCA点相交比较在A点斜率：可见绝热线比等温线陡例补：设有某种单原子理想气体，经历如图所示的一系列状态变化过程，其中ab为等压过程，bc为等容过程，cd为等温过程，已知求各分过程的各为多少？210124abcdV(L)解：ab等压过程：bc等容过程：cd等温过程:例补：气缸中有一定质量的氦气（视为理想气体），若使其绝热碰胀后气体的压强减少一半，求变化前后：（1）气体分子平均速率之比？（2）气体内能之比？解：根据绝热方

6、程：(1）平均速率：氦是单原子分子，(2)气体内能：例补：有3mol温度为的理想气体，先使其体积等温膨胀到原来的5倍，然后等容加热，末态时它的压强刚好等于初始压强，整个过程传给气体的热量为。试画出此过程的P-V图，并求这种气体的比热容比的值。0Vp解：设初态参量为末态参量为由得等温过程：等容过程：即图15–13理想气体的变化过程V(L)123123ACBo(1)求AB过程中吸收的热量；(2)求过程AB中温度最高的状态C的温度、体积和压强；(3)分析AC、CB过程的热交换情况。【例15–6】有的过程到状态B，如图所

7、示。已知的单原子理想气体，由状态A经直线AB所表示解(1)在AB过程中吸收的热量可以通过在该过程中系统热力学能的增量和对外做的功求得。由以知条件可知所以由状态方程可得由于理想气体的热力学能只是温度的函数，所以对于AB过程，因为热力学能不变由热力学第一定律得气体吸收的热量应等于气体对外做的功，功可以通过过程曲线下的面积求得(2)由于而AB不是等温过程，因此在A、B之间必有温度极值，该极值可以通过函数关系求得。直线AB的方程是利用已知的数值可得代入理想气体的状态方程得求导得因故T有极大值。令求得极值点C的体积和压强求

8、得极值点C的体积和压强代入状态方程得在CB过程中，(3)在AC、CB过程的热交换情况是：在AC过程中，所以即从A到C时系统吸收热量；因此的符号要通过计算过程中的功和热力学能的增量来判断所以但是这个过程曲线是一条直线，不是绝热线，所以并不是每一个微小过程都有放热，总体效果为零。即从C到B的过程中系统与外界交换的总热量是零。只是有些微小过程吸热，而另一些微小过程§15-7循环