大学物理-多媒体课件 -2 热力学第一定律.ppt

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1、热力学第一定律（火力发电厂外貌）第三章（Firstlawofthermodynamics)11.掌握自然界的基本规律热力学第一定律：能量守恒热力学第二定律：自然过程的方向2.学习唯象的研究方法以实验为基础的逻辑推理的研究方法3.熵（S）的概念与“信息技术”密切相关4.热能是重要的能源，也是维持生命的主要来源。学习热力学的意义2§3.8致冷循环§3.1准静态过程§3.2功§3.3热量、热力学第一定律§3.4热容量§3.5绝热过程§3.6循环过程§3.7卡诺循环本章目录3始平衡态一系列非平衡态末平衡态过

2、程进行的任一时刻系统的状态并非平衡态。热力学中，为能利用平衡态的性质，引入§3.1准静态过程（quasi-staticprocess）热力学系统从一个状态变化到另一个状态,称为热力学过程（简称“过程”）。准静态过程的概念。4准静态过程：系统的每一状态都无限接近于平衡态的过程。态组成的过程。即准静态过程是由一系列平衡←快非平衡态←缓慢接近平衡态准静态过程是一个理想化的过程，是实际过程的近似。非准静态过程准静态过程5统一于“无限缓慢”矛盾平衡即不变过程即变化只有过程进行得无限缓慢，每个中间态才可看作是平衡态。

3、如何判断“无限缓慢”？引入弛豫时间（relaxationtime）：平衡破坏恢复平衡t过程>：过程就可视为准静态过程所以无限缓慢只是个相对的概念。6气体压强的弛豫时间：气缸线度：L~10-1m分子平均速率：~10-3s容器的线度分子热运动平均速率~102m/s内燃机活塞运动周期t~10-2s>p（10-13s）所以汽缸的压缩过程可认为是准静态过程。例如分析内燃机气缸内的气体经历的过程：7(p2,V2)(p1,V1)(p,V)过程曲线准静态过程可以用过程曲线来表示：VOp改变系统状态的方法：1.

4、作功2.传热一个点代表一个平衡态8§3.2功（work）体积功dA=pdV—过程量此外还有摩擦功、电流功、电磁场的功等。通过作功改变系统热力学状态的微观实质：分子无规则运动的能量分子规则运动的能量碰撞通过作功可以改变系统的状态。V1VV+dVV2V0pdA=pdVdA表示它只是微小量，而不是某个函数的全微分。9传递的能量叫热量，传热也可以改变系统的状态。通过温度差A>0系统对外正作功，实验表明，有：Q>0系统吸热一般情况—热力学第一定律AQE1E23.3热量，热力学第一定律（heat，firstlaw

5、ofthermodynamics）分子无规则运动的能量传热的微观本质是：从高温向低温物体的传递碰撞它用Q表示，也是过程量。10热力学第一定律表明：对任意元过程有：热力学第一定律是热现象中的能量转化与守恒的定律。它适用于任何热力学系统的任何过程（非准静态过程亦成立）。系统从外界吸收的热量等于系统内能的增量和系统对外界作功之和。11思考如下的“静电永动机”能否实现？VE=00pA=QQ“第一类永动机”不存在循环过程：++--++--++++绝缘杆绝缘杆带电杆带电杆FFTV永动机能制成吗？（注5）12*

6、对内能的进一步说明：热力学的研究方法是独立于统计物理的。面的内能我们只是借用了气体动理论中的概念，而对热量的定量描述，也未做说明。但是，像内能和热量这样的重要概念及度量，在热力学的自身体系中是有明确的定义的。前因此，严格地讲，是有必要对此做进一步的说明的。131A绝热Ⅰ2▲内能（internalenergy）1A绝热Ⅱ2我们可以仅靠绝热作功来改变系统状态：例如我们把下面的水、叶轮和电阻作为系统：绝热壁A绝热ⅠR水（机械功）绝热壁A绝热ⅡRI水（电流功）具有相同的始末、态14实验表明：由此可定义系统的一个状

7、态量——内能E，令内能E的增量满足关系：实验和理论都表明：—与过程无关只要1和2状态确定，则上式既给出了内能的概念，又给出了内能的度量。15▲热量（heat）E1E2Q定义热量：Q>0系统吸热，Q<0系统放热dQ系统外界不作功Q我们已经有了内能的定义，由此可以进一步考虑一个只传热不作功的过程：通过内能的变化来定义热量。有了功、热量和内能的度量，就可由实验给出热力学第一定律了。16§3.4热容量（heatcapacity）一.摩尔热容（量）定压热容量定体热容量（体积不变）（压强不变）定义系统温度升高1度所

8、吸收的热量为系统的热容量，即：17定压摩尔热容量定体摩尔热容量一摩尔物质温度升高1度所吸收的热量叫摩尔热容量，——摩尔数即：18二.理想气体的内能等体过程(E,T)OVpT+dTdEVVdET=0任意元过程(E+dE,T+dT)任意元过程：若CV,m=const.，则—理想气体内能公式19三.迈耶公式（Mayerformula）对理想气体，考虑一个等压过程：—迈耶公式（比热比）定义比热容比（热一）思考20由气体分子动理论，对