最新[理学]04-1-热力学第一定律ppt课件.ppt

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1、[理学]04-1-热力学第一定律始平衡态一系列非平衡态末平衡态为能利用平衡态的性质，引入准静态过程的概念。1-1.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”）。气体活塞砂子12准静态过程：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.←快非准静态过程←缓慢准静态过程统一于“无限缓慢”矛盾平衡即不变过程即变化如何判断“无限缓慢”？弛豫时间（relaxationtime）：平衡破坏→恢复平衡t过程>：过程就可

2、视为准静态过程所以无限缓慢只是个相对的概念。1-3热量（heat）系统和外界之间存在温差而发生的能量传递.单位摩尔热容:理想气体在等体过程中吸收的热量，使温度升高,其摩尔热容为由摩尔热容计算过程的热量:Cm是过程量，不同过程，此值不同比一比：摩尔热容与比热1）过程量：与过程有关；宏观运动分子热运动功分子热运动分子热运动热量3）功与热量的物理本质不同.1卡=4.18J，1J=0.24卡议一议：功与热量的异同2）等效性：改变系统热运动状态作用相同；系统初态系统末态作功：功是能量传递和转换的量度，是过程量传热：热量为

3、通过传热方式传递能量的量度，是过程量1-4内能（internalenergy）状态量！！一般气体？？内能（internalenergy）的宏观定义作机械功改变系统状态AV作电功改变系统状态绝热壁绝热系统绝热系统结果表明：绝热功完全由系统的初态和终态所决定，与作功过程和方式无关。内能的定义类比：保守力做功与路径无关----态函数：势能绝热功与过程无关，只与初态和终态有关----态函数：内能定义：意义：绝热过程中外界对系统所作的功转换成了系统的内能。外界对系统做正功，系统内能增加，反之，即系统对外界做功，系统内能减

4、少。E—状态量，对一般气体有：E—状态量，对理想气体有：系统初态E1系统末态E21-5热力学第一定律(firstlawofthermodynamics)E1E2WQ实验表明：准静态过程微小过程系统吸热+系统对外界做功+外界对系统做功=系统对外界做负功“-”系统放热“-”--能量转换和守恒思考下列的静电永动机能否实现？VE=0OpW=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永动机的设想图[例1]系统从A→B→A经历一个循环，且EB>EA。(1)试确定A→B，以及

5、B→A的功W的符号及含义；(2)Q的符号如何确定；(3)循环总功和热量的正负解：(1)A→B,W1>0:气体对外做功B→A,W2<0:外界对气体做功(2)A→B:吸热B→A:放热(3)A→B→A:1-6热力学第一定律的应用（1）（理想气体的共性）（2）解决过程中能量转换的问题（3）（理想气体的状态函数）（4）各等值过程的特性.1定体过程定体摩尔热容热力学第一定律特性常量方程：功：等体升压12等体降压12单位定体摩尔热容:理想气体在等体过程中吸收的热量，使温度升高,其定体摩尔热容为由定体摩尔热容计算定体过程的热量

6、:由热一律计算内能的增量:内能是态函数，此式适用于任何过程！定体过程：定容摩尔热容单原子分子气体双原子分子气体理想气体摩尔热容:122定压过程定压摩尔热容过程方程常量热一律特性常量功W12W等压膨胀12W等压压缩WW定压摩尔热容:理想气体在等压过程中吸收的热量，温度升高，其定压摩尔热容为定压摩尔热容和定体摩尔热容的关系：----Mayer公式想一想：为何Cp,m大于CV,m?摩尔热容比单原子分子气体双原子分子气体对理想气体议一议：摩尔热容、热容与比热容热容比热容3等温过程热力学第一定律恒温热源T12特征:常量过

7、程方程常量12等温膨胀W12W等温压缩WW想一想：CT,m=?124绝热过程特征绝热的汽缸壁和活塞热一律绝热过程方程的推导常量常量由绝热方程计算绝热功由热一律12W绝热膨胀12W绝热压缩WW5绝热线和等温线绝热线的斜率大于等温线的斜率.常量常量ABC常量等温膨胀（E不变）VnETpB>pCpVnpp=nkT绝热膨胀6.理气的多方过程*：热容量C=const.的过程。可证明n称多方指数对绝热过程：讨论：理想气体的绝热自由膨胀非准静态绝热过程真空绝热刚性壁隔板T1T2对理想气体：器壁绝热

8、：Q=0向真空膨胀：A=0热一律E1=E2T1=T2（是否等温过程？）[例2]质量一定的单原子理想气体开始时压力为3大气压，体积1升，先等压膨胀至体积为2升，再等温膨胀至体积为3升，最后被等容冷却到压力为1大气压。求气体在全过程中内能的变化，所作的功和吸收的热量解：[例3]如图，对同一气体，I为绝热过程，那么J和K过程是吸热还是放热?解：对I过程对J过程吸热对K过程放热作业4-3,4-