热力学第一定律1讲课教案.ppt

《热力学第一定律1讲课教案.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、热力学第一定律18.1.2功、热量单一组分的热力学系统也是保守系统可将宏观机械能守恒定律应用于热力学系统热力学系统的内能：分子无规则运动动能和分子间势能的总和，是状态量：E=ivRT/2=iNkT/2(4)——对应于机械能E1功（过程量）改变内能的方式一：宏观功A’：系统的边界发生宏观位移——改变气体的内能。外界分子（活塞）有规则运动动能和系统内分子（气体）的无规则运动能量的传递和转化。发生条件：有宏观位移Pdl2热量（过程量）改变内能的方式二外界对（热力学）系统做功（微观功Q）热传递：由于外界和系统温度不同，通过分子碰撞做微观功而进行的内能传递过程传递的能量即热量Q

2、（焦耳J）特点：无宏观位移发生条件：外界和系统温度不同3热力学第一定律做功和热传递对内能的改变效果没有区别！代入机械能守恒定律(3)式Aext=ΔE(内能)得Aext=A’+Q=ΔE(4)即：外界对系统做的功和传给系统的热量之和等于系统的内能增量——热力学第一定律由于系统对外界做的功A=-A’,则(4)式也可表述为：Q=ΔE+A(5)宏观运动能量分子热运动能量功分子热运动能量分子热运动能量热量+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8.2准静态过程1定义：从一个平衡态到另一平衡态所经过的每一中间状态均可近似当作平衡态的过程.2条

3、件：从一个平衡态到另一个平衡态所需的驰豫时间远小于能被观测到的时间。例如：气缸内处于平衡态的气体受到压缩后再次达到平衡态的时间，即驰豫时间。大约为0.001s，但实验的压缩时间为1s。内燃机的压缩时间0.01s。均可视这一过程为准静态过程3准静态过程的表示方法：p-V图（p-T图、V-T图）12a曲线上的每一个点都是一个准静态过程b非平衡态不能用一定的状态参量描述，即不能表示为状态图中的一条线!4准静态过程在无摩擦时，做功的大小（与系统体积有关的机械功）当气体推动活塞向外缓慢移动一段微小位移dl时，气体对外做的微量功为：SPdA=pSdl(6)Sdl=dV(7)dld

4、A=pdV(8)（8）式虽然由特例导出但是适用于体积功的一般计算结论：dV>0时：dA>0系统对外膨胀，系统对外做功。反之亦然A(+)当系统经历一个有限的准静态过程，体积由V1变化到V2时，系统对外界做的总功为：(9)pVV1V2Op1p212pVV1V2Op1p212dAA(+)VPAB**o答：（B）例一定量的理想气体，由平衡态AB，在这一过程中，系统必然：A）对外作正功；B）内能增加；C）从外界吸热；D）向外界放热。功和热量都是过程量,始末状态确定后，不同过程，功和热量是不同的;而内能是状态量只决定于始末状态,与过程无关.等温过程由热力学第一定律恒温热源T12特

5、征常量过程方程常量12等温膨胀A12A等温压缩AA等温膨胀，从外界吸热，等温压缩，气体对外界放热例题8.1气体等温过程：vmol的理想气体在保持温度T不变的情况下，体积从V1经过准静态过程变化到V2。求这一等温过程中气体对外做的功和它从外界吸收的热。解：pV=vRT代入(9)式：8.3热容定义：1mol物质，温度升高dT时，吸收热量为dQ，则摩尔热容：Cm=dQ/dT热量是过程量，所以同种物质摩尔热容与过程有关ν摩尔气体在压强不变时，热力学第一定律为：(dQ)p=dE+dA=dE+pdV１　气体的摩尔定压热容为：12Ａ等压膨胀12Ａ等压压缩ＡＡ体积不变时：理想气体内能

6、：２摩尔定体热容：热力学第一定律为：等体升压12等体降压12迈耶公式：比热比：摩尔定压热容和摩尔定体热容的关系：单原子气体分子：双原子气体分子：多原子气体分子：例题8.3等体和等压过程。20mol氧气由状态1到状态2经历如图所示过程，求这一过程的Ａ，Ｑ及内能的变化量。解：１→ａ：体积不变结果为正：说明从外界吸热内能的变化量：ａ→２：压强不变结果为负：气体向外界放热结果为负：外界对气体做功结果为负：气体内能减少整个过程：例题８.４　特殊过程气体对外做功：由于不是等压或等体积过程，所以无法先算出这一过程吸收或放出的热量，可以先算出内能的改变量：128.4准静态绝热过程与外

7、界无热量交换的过程特征由热力学第一定律绝热的汽缸壁和活塞绝热过程方程的推导12，绝热方程常量常量常量泊松公式利用理想气体状态方程还可得到：12A绝热膨胀12A绝热压缩AA三绝热线和等温线绝热过程曲线的斜率常量ABC常量绝热线的斜率大于等温线的斜率.等温过程曲线的斜率常量ABC常量例题８.５一定质量的理想气体由ｐ１，Ｖ１，经过准静态绝热过程，体积膨胀到Ｖ２，求这一过程气体对外做功，气体比热比为γ法一：解：由泊松公式有：法二：由绝热条件（绝热时的热力学第一定律）：２　绝热自由膨胀非准静态过程由热力学第一定律注意：虽然初末状态温度不变，但由于膨胀时是非准静