大学物理第5章 热力学基础ppt课件.ppt

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1、§4循环过程卡诺循环§3理想气体的等值过程§2热力学第一定律§1热力学的基本概念本章主要内容：第五章热力学基础第五章作业34911131516本节主要内容§5-1热力学第一定律1准静态过程2功—热量—内能3热力学第一定律一、准静态过程：当热力学系统从一个平衡态变化到另一个平衡态，所经历的中间状态都无限接近于平衡态。12oPV初态末态中间态一粒一粒增加沙子中间状态无限缓慢打个比方从T1到T2是准静态过程例：系统从外界缓慢吸热缓慢吸热表示为小量系统T1初态末态V1V2二、功—热量—内能u作功和热量传导是系统与外界进行能量传递的方式以气体膨胀

2、过程为例，气体对外界作元功为：系统对外界作正功系统对外界作负功1、功：12PO12PO在P-V图上，任何热力学过程曲线下的面积等于这一过程中功的大小（注意功的正负）（膨胀或者压缩）准静态过程中的功可以在P－V图上表示出来A(功)的正负由过程进行的方向决定结论：准静态过程（状态1到状态2）气体对外界做功与过程有关12oP膨胀过程V增大压缩过程：V减小如图所示，一定量的空气，开始在状态A，沿直线AB变化到状态B。求此过程中气体所作的功。O解：（直线AB下的面积）过程由膨胀，气体对外作正功例题2、热量传递热量和做功不同，传递热量是通过分子无规

3、则运动来完成的，不需要借助机械的方式，也不显示任何宏观运动的迹象。注意：热量也是过程量，其大小与具体的过程有关系统由状态1变化到状态2过程中吸收的热量微小过程传递热量传热过程传递能量的多少称作热量，记作通过热传导也可以使系统和外界进行能量交换，从而使系统状态发生改变。3、内能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。当气体从温度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。系统状态发生改变系统内能发生变化做功传热功内能改变热量三者有何关联？热力学第一定律实验证明三个物理量之间有下面

4、关系：三、热力学第一定律如果外界向系统传递热量为Q，系统对外界做功为A，系统从内能为E1的平衡态变化到内能为E2的平衡态，外界向系统传递的热量中，一部分用于系统对外做的功，一部分使系统的内能增加。热力学第一定律热力学第一定律只需要初态和终态是平衡态，在过程中所经历的各态并不需要是平衡态对于系统状态的一个微小变化，即元过程，热力学第一定律的微分形式Veryimportant热力学第一定律系统从外界吸热时，Q＞0系统向外界放热时，Q＜0关于Q系统对外界做功时，A＞0外界对系统做功时，A＜0关于A系统内能增加时，△E＞0系统内能减小时，△E＜

5、0关于△E的正负规定讨论Veryimportant本节主要内容§5-2理想气体的等值过程1理想气体的等值过程2各等值过程的特征一、理想气体的等值过程利用热力学第一定律和理想气体的状态方程来计算理想气体等值过程的功、热量、内能1、等体过程气体的摩尔定容热容如图，汽缸活塞固定，保持气体体积不变，气缸连续与微小温差的恒温热源接触使气体经历一准静态等容过程，气体由状态1变化到状态2（体积不变的升压或降压过程）恒温热源ＰＯV１２V系统在状态变化过程中体积始终保持不变的过程称等体过程。等体过程在等体过程中，系统对外不作功，吸收的热量全部用于增加系统

6、的内能。等体摩尔热容即：理想气体的等体摩尔热容是一个只与分子自由度有关的量。一摩尔气体在体积不变时，温度改变1K时所吸收或放出的热量称等体摩尔热容:上式适用于等体、等压和绝热过程的内能增量.等容过程中，系统吸收的热量全部用于增加气体的内能，气体不对外界做功。恒温热源等容过程12PO注意三个量的特征小结2.等温过程系统在状态变化过程中,温度始终保持不变的过程称等温过程。在等温过程中，理想气体吸收的热量全部用于对外作功。12PO等温过程等温过程中，系统吸收的热量全部用于对外界做功而理想气体的内能不变。12PO恒温热源注意三个量的特征小结砝码

7、吸收热量等压过程压强不变3、等压过程气体的摩尔定压热容12PO恒温热源系统在状态变化过程中压强始终保持不变的过程称等压过程。又等压过程中，系统所吸收的热量一部分转化为内能，一部分用来对外做功。定压摩尔热容迈耶公式一摩尔气体在压强不变时，温度改变1K时所吸收或放出的热量称定压摩尔热容。叫做比热容比刚性分子CvCp比热容比单原子分子3R/25R/21.67双原子分子5R/27R/21.4刚性多原子分子6R/28R/21.3在等压过程中，理想气体吸热的一部分用于增加内能，另一部分用于对外作功。等压过程注意三个量的特征12PO小结一定量的气体，

8、吸收了1.71103J的热量，从状态A变化到状态B，如图所示。求：(1)空气对外作的功；(2)气体内能的改变。O解：例题一气缸中贮有质量为1.25kg氮气(刚性分子)。在标准大气压下缓慢地加热，使温度升高