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1、1-5 理理想想气气体体热热力力学学一一. Joule实验实验 - 自由膨胀自由膨胀一定量的低压气体作自由膨胀，结果如下：一定量的低压气体作自由膨胀，结果如下：T = 0 , Q = 0 , W = 0 , U = 0且气体压力越低，结果越准确，显然，上述结果且气体压力越低，结果越准确，显然，上述结果只有对理想气体才是完全正确的。只有对理想气体才是完全正确的。 对一定量的对一定量的理想气体理想气体， U = f ( T, P ) 从从Joule实验可知，实验可知，dT = 0 , dU = 0 , 故有故有同理可以证明：同理可以证明： 则： U = f ( T ) 因为因为 H = U + P
2、V 同理可以证明：同理可以证明： 结论：理想气体结论：理想气体 U = f ( T ) , H = f( T ) 即：理想气体的热力学能即：理想气体的热力学能U和焓和焓H都只是温度的都只是温度的函数，与压力、体积的变化无关。函数，与压力、体积的变化无关。即：虽然由等容过程推导出的公式：虽然由等容过程推导出的公式：虽然由等压过程推导出的公式：虽然由等压过程推导出的公式：但对于但对于理想气体理想气体不受等容、等压条件的限制不受等容、等压条件的限制二理想气体二理想气体CP,m 与与Cv,m的关系的关系可以证明，对可以证明，对理想气体理想气体存在如下关系：存在如下关系：单原子理想气体：单原子理想气体：
3、 Cv,m = 1.5R , Cp,m = 2.5R双原子理想气体：双原子理想气体： Cv,m = 2.5R , Cp,m = 3.5R多原子理想气体：多原子理想气体： Cv,m = 3R , Cp,m = 4RCp,m = Cv,m + R Cp = Cv + nR三三.理想气体热力学过程理想气体热力学过程U H Q W 的计算的计算 条件条件: 封闭体系封闭体系 , W= 01. 向真空膨胀向真空膨胀(自由膨胀自由膨胀) T = 0 Q = 0 W = 0 W = 2. 等温可逆过程等温可逆过程 3. 等压过程等压过程4. 等容过程等容过程等温可逆T1T2U = 0 ，H = 0等压P1P
4、2等容V1V2自由膨胀T0U = 0 H = 0 Q = 0 W = 0理想气体热力学过程U 、H 、Q 、W 的计算总结课堂练习题：1、将某理想气体从温度将某理想气体从温度T1加热到加热到T2，若此变化为若此变化为非等容过程，则其热力学能的变化非等容过程，则其热力学能的变化U 为（为（ ） A.U = 0 B. U =Cv(T2 -T1)C. U 不存在不存在 D. U等于其他值等于其他值 B2、1mol理想气体由理想气体由100kPa、373K分别经等容过程分别经等容过程和等压过程和等压过程冷却到冷却到273K，则在数值上：则在数值上：W W ，Q Q H H ， U U ， 3、一定量的
5、水等温等压下变为水蒸气，若视水蒸气、一定量的水等温等压下变为水蒸气，若视水蒸气为理想气体，则该过程的为理想气体，则该过程的U=0， H=0考试题：考试题：四、四、1mol单原子理想气体，从同一始态出发（单原子理想气体，从同一始态出发（105Pa，25），），分别通过下列分别通过下列可逆过程可逆过程到达终态，计算各过程到达终态，计算各过程的的Q、W、 U、 H 及及S 。（1）等温膨胀等温膨胀到到104P（2）等压冷却等压冷却到到50（3）等容冷却等容冷却到到50 已知单原子理想气体的已知单原子理想气体的Cv,m1.5R, CP,m2.5R 解：（1） U = 0 H = 0Q = -W = 5.705 kJ （2）（3）理想气体绝热可逆过程不考查
