热力学基础 应用物理系ppt课件.ppt

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1、微观量宏观量出发点热力学验证统计物理学，统计物理学揭示热力学本质二者关系无法自我验证不深刻缺点揭露本质普遍，可靠优点力学规律统计方法观察和实验逻辑推理方法微观宏观物理量热现象热现象研究对象微观理论（统计物理学）宏观理论（热力学）热学热力学基础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。以观察和实验为基础,用逻辑推理的方法总结的基本规律。热力学第一定律热力学第二定律§1热力学第一定律一.基本概念2.热力学过程——热力学系统从一平衡态到另一平衡态的转变过程1.热力学系统——研究的物体

2、（或一组物体）封闭系统：有能量交换,没有质量交换开放系统：有能量交换,有质量交换孤立系统：没有能量交换,没有质量交换●●准静态过程：系统从一平衡态到另一平衡态，如果过程中所有中间态都可以近似地看作平衡态的过程。非静态过程：系统从一平衡态到另一平衡态，过程中所有中间态为非平衡态的过程。p1V1p2V2★准静态过程可以用状态图表示，图中任一条直线都代表一个准静态过程。★准静态过程：系统每时每刻都有确定的状态参量，是一种理想过程。ab二.准静态过程的功活塞移动位移dl，系统对外界所作的元功为：系统体积由V1变为V2系统对外界作总功为：1.功的计算系统对外作正功；系统对外作负功；系统不

3、作功。2.功的图示★功的数值不仅与初态和末态有关，而且还依赖于所经历的中间过程，功与过程的路径有关。功是过程量。功的大小等于p—V图上过程曲线p(V)下的面积。★净功循环过程作功：循环曲线在P—V图上包围的面积★利用p－V图可以简化计算系统外界质量M比热c比吸收热量dQ温度升高dT1.热量是系统与外界仅由于温度不同而传递的能量。三.热量系统由温度T1变到温度T2的过程中所吸收的热量系统吸收热量则系统放出热量则热量也是过程量2.热容量与摩尔热容量——表示温度升高1K所吸收的热量★热容量：系统在某一无限小过程中吸收热量dQ与温度变化dT的比值★摩尔热容量：1mol物质的热容量不同气

4、体摩尔热容量不同，同一气体经历不同的热力学过程摩尔热容量也不同。四.内能——某物体系统由其内部状态所决定的能量理想气体系统的内能，是组成该气体系统的全部分子的动能之和，其值为由状态参量T决定，内能，是状态参量T的单值函数——态函数。系统内能改变的两种方式1.做功可以改变系统的状态摩擦升温（机械功）2.热量传递可以改变系统的内能作功是系统热能与外界其它形式能量转换的量度。热量是系统与外界热能传递的量度。使系统的状态改变，传热和作功是等效的性质实质内能状态量是构成系统的全部分子的平均能量之和。功过程量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。热量过程量是外界

5、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。内能功热量国际标准单位都是焦耳（J）五.热力学第一定律某一过程，系统从外界吸热Q，对外界做功A，系统内能从初始态U1变为U2，则由能量守恒：——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Q等于系统内能的增量⊿U与系统对外作功A之和。Q>0,系统吸收热量；Q<0,系统放出热量；★式中各量均为代数量，有正有负。U>0,系统内能增加，U<0,系统内能减少。A>0,系统对外作正功；A<0,系统对外作负功；★式中各量的单位制必须统一，用国际单位焦耳（J）。系统从平衡态a经过到平衡态b,吸收热量500J，对外作功4

6、00J；然后从b态经过回到a态，向外放出热量300J。求从b态经过回到a态的过程中，系统内能的变化及对外作的功。过程500400100(J)过程U100(J)300100200(J)外界向系统作功解：★对无限小过程，热力学第一定律可表示为★对于理想气体的准静态过程，则★热力学第一定律另一表述：制造第一类永动机是不可能的。★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。第一类永动机：能对外不断自动作功而不需要消耗任何燃料、也不需要提供其他能量的机器。§2热力学第一定律对理想气体的应用一.等容过程1.定义及P—V图V=恒量，dV=02.过程方程——两态间的状态参

7、量关系3.Q,A,⊿U的计算4.定容mol热容量CV，m等体过程中，外界传给气体的热量全部用来增加气体的内能，系统对外不作功。二.等压过程1.定义及P—V图p=恒量，dp=02.过程方程123.Q,A,⊿U的计算等压过程中系统吸收的热量一部分用来增加系统的内能，一部分用来对外做功。4.定压mol热容量Cp，m——迈耶公式5.比热容比i=3γ=1.67i=5γ=1.4三.等温过程1.定义及P—V图T=恒量，dT=02.过程方程3.Q,A,⊿U的计算4.定温mol热容量CT,m？等温过程中系统吸