最新高中物理竞赛热力学教案资料.ppt

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1、§8-1热平衡与平衡状态一、热力学系统描述方法：把研究对象从空间有限区域隔离开来。系统、环境手段：观察、实验描述：热力学坐标（参量）几何、力学、电磁、化学2系统达到热平衡的条件系统A：系统B：A、B各自达到平衡后，绝热壁改为导热壁，但A、B中参量并不变化ABC即：与第三个系统达到热平衡的二个系统必互为热平衡——热力学第零定律某系统参量为X，Y系统处在平衡态：参量选定后，在外界条件不变的情况下始终保持不变平衡态：宏观性质不随时间变化的状态二、平衡态3三、热力学过程系统状态随时间变化，便经历了一个热力学过程非静态过程平衡态非平

2、衡态平衡态4准静态过程过程中的每一状态都是平衡态外界对系统做功u非平衡态到平衡态的过渡时间，即弛豫时间。如果实际每压缩一次所用时间都大于弛豫时间，则在压缩过程中系统就几乎随时接近平衡态。外界压强总比系统压强大一小量△P，就可以缓慢压缩。准静态过程过程无限缓慢进行的理想极限5系统（初始温度T1）从外界吸热系统T1T1+△TT1+2△TT1+3△TT2从T1T2是准静态过程系统温度T1直接与热源T2接触，最终达到热平衡，不是准静态过程。因为状态图中任何一点都表示系统的一个平衡态，故准静态过程可以用系统的状态图，如P-V图

3、（或P-T图，V-T图）中一条曲线表示，反之亦如此。VPo等温过程等容过程等压过程循环过程END6理想气体：8-2功、热、内能——完全描述分子运动所需的独立坐标数（确定分子的空间位置）i——理想气体分子的自由度一、系统内能t——平动自由度r——转动自由度7如：(a)原子（质点）的直线运动，只需一个变数。自由度=1。(b)原子的一般运动，需三个坐标描述。自由度=3。t——平动自由度单原子分子（质点，无转动等）的自由度为3。8刚性多原子分子因三个原子的间距确定，实际上只需6个变量。刚体多原子分子的最大自由度＝6。需3×3=9

4、个变量！？只要确定其三个原子，即可确定其状态。包括：3个质心平动自由度和3个转动自由度。9系统的内能只与系统温度有关，是状态量。在热力学过程中内能的变化：只与初、末态有关，与过程无关。系统能量改变的原因是系统与外界的相互作用：（1）做功的形式（2）热量传递10做功可以改变热力学系统的状态（内能）摩擦升温（机械功）、电加热（电功）等本章仅限于讨论力学的功（气体系统）二、做功对于气体系统作功必然伴随着系统体积的变化DlSPu11PV12W..PV12W..PV12W..对一个有限的过程（如图所示）对不同的过程，压强变化规律不同

5、，p与V的关系不同，作功也不同！作功与气体经历的过程有关。－功是过程量！12系统和外界温度不同时，就会发生传热形式的能量交换，热量传递可以改变系统的状态。微小热量：>0表示系统从外界吸热；总热量：积分与过程有关。热量是过程量三、热量传递（热传导）温度高的物体温度降低（内能减小）；低温物体温度升高（内能增加），最后温度相同，达到热平衡。<0表示系统向外界放热。13量热学的结论：c——比热——由材料性质决定定义：热容量摩尔热容量：当1mol物体温度升高1K时所吸收的热量和具体过程有关从微观上来讲：热传导实际上是通过分子的碰撞而

6、实现的热运动能量（无序运动能量－内能）的传递过程。热传导机制限定：“热量”只可能从高温物体向低温物体传递！14有三个物理性质完全相同的物体A和一个物体B。若把一个A和B放在一起时，经过充分的热量交换，A和B组成的系统温度比B的温度高了5ºC。再把一个A和A+B系统放在一起时，经过充分的热量交换，A+A+B系统温度比A+B的温度高3ºC了。若把第三个A和A+A+B系统放在一起时，经过充分的热量交换，A+A+A+B系统温度比A+A+B高_________________ºC。（不考虑系统与外界的热量交换）215设A的比热容、质

7、量、初温分别为，B的比热容、质量、初温为则联立后可得以及168-3热力学第一定律内能增加吸热对外做功包括热现象在内的能量守恒和转换定律。某一过程，系统从外界吸热Q，对外界做功W，系统内能从初始态E1变为E2，则由能量守恒：17等容过程等容摩尔热容量理想气体：结论：18等压过程等压摩尔热容量由理想气体状态方程19结论：——热容比20绝热过程——过程方程利用21绝热过程pV绝热线比等温线陡绝热线与等温线只能有一个交点22对于一定量的气体，下列过程中违反热力学第一定律的是（）。（A）在恒温条件下，气体绝热膨胀；（B）气体从外界吸

8、收热量而保持温度不变；（C）在绝热条件下，体积不变而温度升高；（D）气体对外做功的同时向外界放出热量。A，C23如图，一定质量的理想气体状态变化过程为A→B→C→D。在A→B，B→C，C→D三个过程中，气体对外作功的过程有_____________________，放热过程有______________