(8.1.1)--7.1功热量内能热力学第一定律.pdf

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1、第七章INTERNAL ENERGY THE FIRST LAW OF THERMODYNAMICS目录CONTENTS准静态过程Q U A S I-S T A T I C P R O C E S S1热力学第一定律3T H E F I R S T L A W O F T H E R M O D Y N A M I C ST H E A M O U N T O F W O R K,H E A T,I N T E R N A L E N E R G Y Q U A S I-准静态过程的功、热量、内能改变量2S T A T I C P R O C E S S E S01准静态过程Q U A S I

2、-S TAT I C P R O C E S S2022-1-3042022-1-304第七章第1节本节课开始我们将学习热力学基础的内容，前面一章，从微观统计角度，研究了大量分子热运动的微观规律，这一章将从能量角度出发，研究热现象的宏观基本规律及应用.章节介绍准静态过程2022-1-3052022-1-305第七章第1节热力学第一定律热力学第二定律能量转换守恒定律热功转换条件热力学过程准静态过程2022-1-3062022-1-306第七章第1节能量法（宏观法）能量观点物态变化过程功热转换的关系功热转换的条件实验事实准静态过程2022-1-3072022-1-307第七章第1节准静态过程功热量

3、内能热力学第一方程这一节要学习的内容是：2022-1-3082022-1-308第七章第1节非静态过程准静态过程在外界影响下，系统从一个状态到另一个状态的变化过程，叫热力学过程热力学过程，简称过程过程。1V2V1p2ppVo),(111TVp),(222TVp准静态过程2022-1-3092022-1-309第七章第1节非静态过程中间态非平衡态平衡状态B平衡状态A初始状态末状态非平衡态准静态过程2022-1-30102022-1-3010第七章第1节气体砂子活塞平衡态A中间态平衡态平衡态B准静态过程准静态过程2022-1-30112022-1-3011第七章第1节准静态过程气体砂子活塞状态A状

4、态B无限缓慢 中间态近似看成平衡态无限缓慢准静态过程2022-1-30122022-1-3012第七章第1节系统从一个平衡态变到相邻平衡态的时间。弛豫时间进行时间准静态过程弛豫时间准静态过程2022-1-30132022-1-3013第七章第1节弛豫时间),(111TVp),(222TVp1V2V1p2ppVo准静态过程研究的过程都可以看作准静态过程。在P-V图中用一点表示平衡态，那么准静态过程就用曲线表示。02准静态过程的功、热量、内能改变量T H E A M O U N T O F W O R K,H E AT,I N T E R N A L E N E R G Y Q U A S IS

5、TAT I C P R O C E S S E S2022-1-30152022-1-3015第七章第1节准静态过程的功、热量、内能改变量下面给大家介绍准静态过程的功、热量、内能改变量,了解了什么是准静态过程，下面我们来看看准静态过程的功、热量、及内能改变量是怎么计算的.准静态过程2022-1-30162022-1-3016第七章第1节功是能量传递和转换的量度dlSP准静态过程的功、热量、内能改变量如图：假设一定量的气体储于气缸内，假定其活塞的面积为S，气体作用于活塞的压强为P，当活塞移动微小位移dl时，系统对外界所作的元功等于力F乘以微小位移dl，2022-1-30172022-1-3017

6、第七章第1节功是能量传递和转换的量度dlSP准静态过程的功、热量、内能改变量力F为气体对活塞的压力，等于压强P乘以接触面积S，面积S乘以位移dl为气体膨胀体积dV，因此气体对活塞做的元功.2022-1-30182022-1-3018第七章第1节功是能量传递和转换的量度dlSPFdldW FpSSdldV 准静态过程的功、热量、内能改变量2022-1-30192022-1-3019第七章第1节气体膨胀pdVpSdlFdldW0dV0dV气体对外做正功压缩气体气体对外做负功气体对外界所做的 元功准静态过程的功、热量、内能改变量2022-1-30202022-1-3020第七章第1节dV1V VpV

7、O2V21VVpdVWpVpba2VVVdV1VIoII功 是 过 程 量准静态过程的功、热量、内能改变量2022-1-30212022-1-3021第七章第1节热 量通过传热方式传递能量的亮度系统之间通过传热方式传递能量的量度。系统能 量 传 递外界准静态过程的功、热量、内能改变量2022-1-30222022-1-3022第七章第1节热 容 量1T2T21TT Q热容量无限小过程吸收的热量温度变化系统准静态过程的功、热量、内能改变量2022-1-30232022-1-3023第七章第1节dTdQC 1mol物质的热容即摩尔热容量 用表示mCC热容量准静态过程的功、热量、内能改变量2022-

8、1-30242022-1-3024第七章第1节1mol气体定体摩尔热容，用表示等体过程温度升高1K所吸收的热量212121TTTTmmTCdTCCdTdQQ1mol气体，温度升高1K所吸收的热量准静态过程的功、热量、内能改变量2022-1-30252022-1-3025第七章第1节定压摩尔热容定压摩尔热容，用表示等压过程1mol气体温度升高1K所吸收的热量TCQVm等体过程准静态过程的功、热量、内能改变量2022-1-30262022-1-3026第七章第1节定压摩尔热容定压摩尔热容，用表示等压过程1mol气体温度升高1K所吸收的热量pmQCT等压过程准静态过程的功、热量、内能改变量2022-

9、1-30272022-1-3027第七章第1节功与热的异同都是过程量，与 过程 有关 等效性：做功和热传递都能改变系统热运动状态热功当量1 cal=4.18 J ，1 J=0.24 cal准静态过程的功、热量、内能改变量2022-1-30282022-1-3028第七章第1节功与热的异同都是过程量，与 过程 有关 等效性：做功和热传递都能改变系统热运动状态准静态过程的功、热量、内能改变量焦耳曾用实验证明，如果分别用热传递的方式和做功的方式使系统的温度升高，当系统升高相同的温度时所传递的热量与所做的功有一定的比例关系。2022-1-30292022-1-3029第七章第1节宏观位移完成功与热量的

10、物理 本质 不同 做功系统有规律运动系统分子无规则运动能量转换准静态过程的功、热量、内能改变量功与热的异同2022-1-30302022-1-3030第七章第1节功与热量的物理 本质 不同 机械能内能准静态过程的功、热量、内能改变量功与热的异同2022-1-30312022-1-3031第七章第1节功与热的异同功与热量的物理 本质 不同 系统外物体分子无规则运动系统内分子无规则运动能量转换热传递准静态过程的功、热量、内能改变量2022-1-30322022-1-3032第七章第1节系统外物体的内能系统内本身的内能功与热量的物理 本质 不同 准静态过程的功、热量、内能改变量功与热的异同2022-

11、1-30332022-1-3033第七章第1节内 能所有分子热运动的动能和分子间相互作用的势能之总和内能是状态量),(VTEE 平衡态下的理想气体内能与体积无关内能仅与温度有关准静态过程的功、热量、内能改变量2022-1-30342022-1-3034第七章第1节内 能理想气体的内能是温度的单值函数)(TEE TRiE2RTiE2对于给定的理想气体物质的量，自由度，玻尔兹曼常数是定值，所以内能的改变量仅由温度的变化决定准静态过程的功、热量、内能改变量03热力学第一定律T H E F I R S T L AW O F T H E R M O D Y N A M I C S2022-1-30362

12、022-1-3036第七章第1节热力学第一定律 热力学第一定律系统从外界吸收的热量使自身系统内能增加系统对外界做功2022-1-30372022-1-3037第七章第1节2112VVPdVEWEEQ热力学第一定律的符号规定系统吸热取正系统内能增加取正系统对外做功取正热力学第一定律2022-1-30382022-1-3038第七章第1节热力学第一定律的符号规定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+EQW热力学第一定律2022-1-30392022-1-3039第七章第1节dddddQEWEp V内能函数在相差无限小的两个状态的微小增量，即微分。热力学第一定律的微分形式热力

13、学第一定律2022-1-30402022-1-3040第七章第1节但是功能和热量都是过程量，与过程无关，不是状态的函数，都不是某个函数的微分，而代表在无限小过程中的一个无限小量。dddddQEWEp V热力学第一定律2022-1-30412022-1-3041第七章第1节dddddQEWEp V系统从外界吸收的能量使自身系统内能增加对外做功热力学第一定律2022-1-30422022-1-3042第七章第1节第一类永动机不消耗系统内能外界不提供能量不断地对外做功热力学第一定律2022-1-30432022-1-3043第七章第1节热力学第一定律还要“马儿不掉膘”既要“马儿跑”又要“马儿不吃草”(W0)(Q=0)(E=0)第一类永动机制造第一类永动机是不可能的T H A N K S F O R WAT C H I N G