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1、第7章 热力学,本章内容：,7. 5 理想气体的内能和摩尔热容,7. 6 理想气体的等体过程和等压过程,7. 7 理想气体的等温过程和绝热过程,7. 1 热学的研究对象和研究方法 7. 2 平衡态 理想气体状态方程 7. 3 准静态过程 功 热量 7. 4 内能 热力学第一定律,7. 8 循环过程 7. 9 热力学第二定律 7. 10 可逆与不可逆过程 7. 11卡诺循环 卡诺定理,结 论：理想气体的内能仅是温度的函数.即:E=E(T),实验基础：焦耳实验. (1845年,英国物理学家焦耳),温度一样,1. 实验装置:,7.5.1 理想气体的内能,7. 5 理想气体的内能和摩尔热容 chsli
2、ng,2.实验过程：气体的自由膨胀过程（非静态的绝热过程）,3.实验结果：膨胀前后温度计的读数未变.,4.分 析：气体自由膨胀过程中 Q = 0 A = 0 由热力学第一定律：,5.结 论：【焦耳定律】理想气体的内能仅是温度的 函数. 即：E=E(T),(1)焦耳自由膨胀实验是非准静态过程; (2)水的热容比气体热容大的多，因而水的温度可能有变化；由于温度计精度不够而未能测出（焦耳实验室的温度计精度为：0.01 ）; (3)由于分子间存在相互作用力，真实气体的内能与体积有关.,7. 5 理想气体的内能和摩尔热容 chsling,7.5.2 摩尔热容（定体摩尔热容和定压摩尔热容）,摩尔热容: 1
3、mol物质温度升高(或降低）1 C 所吸收（或放出）的热量，叫做该物质的摩尔热容。,说明：热容不仅与物质的性质有关，还与所经历过 程的性质相关。,1. 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,7. 5 理想气体的内能和摩尔热容 chsling,2. 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,等压过程中：,由热一律：,理想气体：,7. 5 理想气体的内能和摩尔热容 chsling,3. 迈耶公式,迈耶公式：定压摩尔热容和定体摩尔热容的关系：,摩尔热容比 ：,注意：迈耶公式是理想气体的一个重要特征。,单原子分子 ：
4、 双原子刚性分子： 多原子刚性分子：,7. 5 理想气体的内能和摩尔热容 chsling,4. 理想气体的内能,内能之差：,说明： 上式适用于理想气体的一般过程。,7. 5 理想气体的内能和摩尔热容 chsling,补 充 ： 理想气体的定义： （1）满足 方程; （2）满足焦耳定律：E=E(T).,一定量的理想气体，其内能E随体积V的变化关系为一直线（其延长线过原点），则此过程为： A.等温过程 B.等体过程 C.等压过程 D.绝热过程,7. 5 理想气体的内能和摩尔热容 chsling,计算各等值过程的热量、功和内能的理论基础,4. 各过程的热力学特性 .,2. 状 态 方 程:,1.热力
5、学第一定律： 或,3. 理想气体内能：,7. 6 理想气体的等体过程和等压过程 chsling,热力学第一定律：,7.6.1 等体过程,热力学特性：V常量; dV=0,其中：,对准静态过程：,结论：在等体过程中，气体吸收（放出）的热量全部用来增加（减少）气体的内能.,过程方程 ：,7. 6 理想气体的等体过程和等压过程 chsling,7.6.2 等压过程,过程方程 ： 常量,热一律,热力学特性：p常量,功,内能,结论：在等压过程中，气体吸收的热量一部分用来使系统的内能增加，另一部分对外做功。,7. 6 理想气体的等体过程和等压过程 chsling,7. 6 理想气体的等体过程和等压过程 ch
6、sling,（1）吸热时，系统对外作正功；放热时，系统对外 作负功； （2）当升高相同的温度，等压过程比等体过程吸收 更多的热量。,说 明,7.7.1 等温过程,热一律:,热力学特性：T常量,结合状态方程：,7. 7 理想气体的等温过程和绝热过程 chsling,结论：在等温过程中，气体吸收的热量全部用来对外做功。,7.7.2 绝热过程,热力学特性：dQ0,热一律:,说明：气体压缩时，外界对气体所作的功全部以热量形式传 给恒温热源。,7. 7 理想气体的等温过程和绝热过程 chsling,绝热过程方程,结论：在绝热膨胀过程中，气体对外做功是由内能的减少来完成的。,7. 7 理想气体的等温过程和
7、绝热过程 chsling,1.由状态方程也可求做功： 2.气体绝热膨胀时温度降低，绝热压缩时温度升高（爆胎）； 3.由于 ，绝热线比等温线陡些； 等温过程曲线的斜率： 绝热过程曲线的斜率： 4.对给定的系统，任意两条等体、 等压、等温、绝热线都不能相交.等温线与绝热线只有一个交点.,7. 7 理想气体的等温过程和绝热过程 chsling,小结： 理想气体在各种过程中的重要公式,1.一定量理想气体分别经绝热、等温和等压过程膨胀了相同的体积,则 、 、 三者之间的关系为?,解： ,2. 和 是两条等温线，其中ac为绝热过程，则ab过程 3（吸热或放热），该过程中的热容C (大于零或小于零）；ad过
8、程 ，该过程的热容C 3.,放热,吸热,小于零,大于零,7. 7 理想气体的等温过程和绝热过程 chsling,例1 设有 5 mol 的氢气，最初的压强为 温度为 20 ，求在下列过程中，把氢气压缩为原体积的 1/10 需作的功: 1）等温过程，2）绝热过程 . 3）经这两过程后，气体的压强各为多少？,解： 1）等温过程,2）氢气为双原子气体,由表查得 ，有,7. 7 理想气体的等温过程和绝热过程 chsling,3）对等温过程,对绝热过程, 有,7. 7 理想气体的等温过程和绝热过程 chsling,解：(1) 由等温过程可得,(2) 根据绝热过程方程，有,有,练习 温度为25，压强为1atm 的1mol 刚性双原子分子理想气体经等温过程体积膨胀至原来的3倍。求：(1) 该过程中气体对外所作的功； (2) 若气体经绝热过程体积膨胀至原来的3 倍，气体对外所作的功。,7. 7 理想气体的等温过程和绝热过程 chsling,一、定体摩尔热容和定压摩尔热容,迈耶公式：,摩尔热容比 ：,二、 理想气体的内能增量,理想气体在四个单一过程中的重要公式,理想气体在四个单一过程中的重要公式,作业：7.67.10,
