大学物理热力学ppt课件.ppt

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1、第四章热力学《大学物理》多媒体教学课件Chapter4ThermodynamicsChapter4热力学热力学和分子动理论（气体动理论是其中的一部分）的研究对象都是宏观物体的热现象。从物质的微观结构入手本章重点讨论热力学第一、第二定律及其应用，并介绍热力学函数：熵等。以宏观系统为对象运用统计的方法能量守恒和转换定律等研究气体分子微观量的统计平均值与宏观量之间的关系研究宏观物理量之间的关系更深刻地揭示了热现象的规律及其微观本质。来自实践的定律印证了理论的正确性。分子动理论热力学Chapter4热力学热力学的理论基础是热力学第一定律和热力学第二定律。热力学第一定律:包括热现象在内的能量守恒

2、与转换定律热力学第二定律：实际过程进行的方向和限度问题一、热力学系统①孤立系统——②封闭系统——③开放系统——与外界既无物质交换也无能量交换热学研究的对象，由大量分子原子组成，简称系统。与外界只有能量交换没有物质交换与外界既有物质交换也有能量交换系统以外的物质称为外界（环境）。由系统与外界（环境）的关系：§4-1热力学第一定律§4-1热力学第一定律①孤立系统——②封闭系统——③开放系统——与外界既无物质交换也无能量交换与外界只有能量交换没有物质交换与外界既有物质交换也有能量交换由系统与外界（环境）的关系：二、平衡态OPVP–V图F12图中一个点对应一个平衡态平衡态:热力学系统如果与外界

3、没有能量交换，内部也不发生任何形式的能量转化，经过足够长的时间后，可达到宏观性质稳定的状态，这一状态称为平衡态。（热动平衡）P1P2§4-1热力学第一定律二、平衡态OPVP–V图F12图中一个点对应一个平衡态平衡态:热力学系统如果与外界没有能量交换，内部也不发生任何形式的能量转化，经过足够长的时间后，可达到宏观性质稳定的状态，这一状态称为平衡态。（热动平衡）P2三、热力学过程系统的宏观状态随时间的变化过程称为热力学过程，简称过程。过程的发生必然导致平衡态的破坏——任何实际过程都无法在P-V图上表示。§4-1热力学第一定律OPVF12三、热力学过程系统的宏观状态随时间的变化过程称为热力学

4、过程，简称过程。准静态过程系统在变化的过程中所经历的每一中间状态都无限接近平衡态——准静态过程一个准静态过程对应P-V图中一条曲线过程的发生必然导致平衡态的破坏——任何实际过程都无法在P-V图上表示。§4-1热力学第一定律OPVF12准静态过程系统在变化的过程中所经历的每一中间状态都无限接近平衡态——准静态过程一个准静态过程对应P-V图中一条曲线说明：（1）准静态过程是一个理想过程。实际过程在进行的“足够缓慢”时，系统在任一时刻都无限接近平衡态，这样的过程才可能是准静态过程。足够缓慢：恢复平衡时间（弛豫时间）无限接近过程进行的时间。（2）只有平衡过程才能用P—V图描述状态1到状态2气体

5、对外界做功：四、功、热、内能气体对外界作元功为：以气体膨胀过程为例：1、功(work)讨论：(1)dA=pdV在p-V图上对应曲线下窄条面积,（2）气体对外界做功与过程有关，功是过程量。（如图沿着虚线与沿着实线做功不同。）PV12dVPA对应曲线下V1→V2间的面积。两系统间由于温度不同所传递的能量的多少就叫热量，用Q表示，传递热量可以改变系统的状态。(2)做功、传热都是能量变化的量度，是过程量。(1)Q=cM（T2-T1）c—比热（J/kg·K）；说明：2、热量(heat)Q=cμ（T2-T1）=C（T2-T1）C—摩尔热容（J/mol·K）做功：通过宏观的有规则运动（如机械运动、电

6、流运动）与系统内分子的无规则运动来完成的能量交换，亦称宏观功。传热：通过接触面上分子的相互碰撞来完成的能量交换，不涉及是否发生宏观位移，亦称微观功。（3）做功与传热的区别：3、内能(internalenergy)热力学系统在一定的状态下，具有一定的能量，称为热力学系统的内能。（2）内能的变化只决定于初末两个状态，与所经历的过程无关，即内能是系统状态的单值函数,E=f(T、V)，是状态量。（1）系统的内能就是系统中所有分子的热运动能量和分子间相互作用的势能的总和。说明：（3）理想气体的内能E=f（T），系统向外界放热；外界对系统做功；系统内能减少。这一包含热量在内的能量守恒表示式就是热力

7、学第一定律。系统从外界吸热；系统对外界做功；系统内能增加；对一个无限小的状态变化过程热力学第一定律适用于任何热力学系统所进行的任意过程。说明：（1）（2）（3）（4）第一类永动机不可能实现。即系统从外界吸收热量等于系统内能的增量和对外做功之和。五、热力学第一定律+系统吸热系统放热内能增加内能减少系统对外界做功外界对系统做功第一定律的符号规定A(6)实验经验总结，自然界的普遍规律.例题4-1某系统吸热800J，对外做功500J，由状态A沿路径1变