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1、第六章第六章 热力学基础热力学基础第06-1讲热力学第一定律第06-2讲绝热过程循环过程第06-3讲热力学第二定律本章分三讲本次课内容本次课内容本次课内容本次课内容6-1 6-1 气体物态参量气体物态参量 平衡态平衡态 理想气体物态方程理想气体物态方程6-2 6-2 准静态过程准静态过程 功功 热量热量 6-3 6-3 内能内能 热力学第一定律热力学第一定律6-4 6-4 热力学第一定律在等值过程中的应用热力学第一定律在等值过程中的应用课本课本 pp177185pp177185；练习册；练习册 第二十单元第二十单元第06-1讲热力学第一定律本次课内容重新组合本次课内容重新组合一一 气体的物态参
2、量气体的物态参量( ( p,V,Tp,V,T ) )1)1)气体压强气体压强 2) 体积体积V V : : 3)3) 温度温度T T: :6-1 6-1 气体物态参量气体物态参量 平衡态平衡态二二 平衡态平衡态 实际上的处理：实际上的处理： 1 ) 1 ) 是否可看作平衡态？足够长时间是否可看作平衡态？足够长时间 2 ) 2 ) 具体处理具体处理 - - 分小段分小段 3 ) 3 ) 远离平衡态远离平衡态 - - 非线性非线性 耗散结构耗散结构三、准静态过程三、准静态过程任意时刻的中间态无限接近任意时刻的中间态无限接近于一个平衡态，于一个平衡态，“无限缓慢无限缓慢”气体气体砂堆砂堆准静态过程准
3、静态过程p-V 图上的一个点.p-V 图上的一段曲线.一、一、内能内能 功和热量功和热量 实际气体内能：实际气体内能： 所有分子热运动的动能和分子间势能的总和。所有分子热运动的动能和分子间势能的总和。理想气体内能理想气体内能: : 内能是状态量内能是状态量, ,是温度是温度T T 的单值函数。的单值函数。6-2 6-2 准静态过程准静态过程 功功 热量热量 内能是状态参量内能是状态参量T T、V V的单值函数。的单值函数。 系统内能改变的两种方式系统内能改变的两种方式: 做功可以改变系统的状态做功可以改变系统的状态 摩擦升温（机械功）、电加热（电功）摩擦升温（机械功）、电加热（电功） 功是过程
4、量功是过程量 热量传递可以改变系统的内能热量传递可以改变系统的内能 热量是过程量热量是过程量使系统的状态改变，传热和作功是等效的。使系统的状态改变，传热和作功是等效的。 a) b) 作功作功是通过物体作有规则的宏观运动来完成的。是通过物体作有规则的宏观运动来完成的。通通过作功来实现物体的有规则宏观运动与系统内部分子过作功来实现物体的有规则宏观运动与系统内部分子无规则运动之间的转换，从而改变系统的内能。无规则运动之间的转换，从而改变系统的内能。 传递热量传递热量是通过分子之间的无规则运动来完成是通过分子之间的无规则运动来完成的。的。通过传递热量来实现系统外分子无规则运动通过传递热量来实现系统外分
5、子无规则运动与系统内分子无规则运动之间的转换，从而改变与系统内分子无规则运动之间的转换，从而改变系统的内能。系统的内能。这条曲线的方程称为过程方程，这条曲线的方程称为过程方程，准静态过程是一种理想的极限。准静态过程是一种理想的极限。三、准静态过程的功和热量三、准静态过程的功和热量 当活塞移动微小位移当活塞移动微小位移dl时，时，系统对外界所作的元功为：系统对外界所作的元功为：系统体积由系统体积由V1变为变为V2，系统对外界作总功为：系统对外界作总功为： 体积功的计算体积功的计算: :1. 准静态过程中的功准静态过程中的功: a) 公式适用条件公式适用条件: : 1 ) 1 ) 准静态过程。准静
6、态过程。 2 ) 2 ) 外界压力保持恒定情况下的非准静态过程外界压力保持恒定情况下的非准静态过程, ,此时此时P P应理应理解为外界压强。解为外界压强。如：气体的自由膨胀过程中，系统对外作的功如：气体的自由膨胀过程中，系统对外作的功A A0 0 3 3 ) ) 无论是准静态过程，还是非准静态过程，体积无论是准静态过程，还是非准静态过程，体积不变时，都有不变时，都有A A0 0b)b)功的图示：功的图示：PABV0dVP* 功的大小等于功的大小等于P PV V图图上过程曲线下的面积。上过程曲线下的面积。* 功是过程量功是过程量Cm (摩尔热容摩尔热容)：1mol物质升高物质升高1K所吸收的热量
7、所吸收的热量热容法热容法:利用热力学第一定律利用热力学第一定律:2. 准静态过程中热量的计算准静态过程中热量的计算: a ) b ) 系统从外界吸收的热量系统从外界吸收的热量,一部分使系统的内能增一部分使系统的内能增加加, 另一部分使系统对外界做功另一部分使系统对外界做功 .准静态过程准静态过程微小过程微小过程6-3 热力学第一定律热力学第一定律一、热力学第一定律一、热力学第一定律系统从外界吸收的热量系统从外界吸收的热量. .Q Q: :：系统对外界作的功：系统对外界作的功系统内能的增量系统内能的增量 a）能量转换和守恒定律）能量转换和守恒定律 . 第一类永动机是不第一类永动机是不可能制成的可
8、能制成的 . b）实验经验总结，自然界的普遍规律）实验经验总结，自然界的普遍规律 .+系统吸热系统吸热系统放热系统放热内能增加内能增加内能减少内能减少系统对外界做功系统对外界做功外界对系统做功外界对系统做功第一定律的符号规定第一定律的符号规定物理意义物理意义6-4 、热力学第一定律在理想气体等值过程中的应用、热力学第一定律在理想气体等值过程中的应用T2T1pV0ab 等体过程中，外界传给气体的热量全部用来增等体过程中，外界传给气体的热量全部用来增加气体的内能，系统对外不作功。加气体的内能，系统对外不作功。1.等体过程等体过程: 2. 特征特征: dV=0功：功： A0由热力学第一定律得：由热力
9、学第一定律得：一一. 热力学第一定律在理想气体等值过程中的应用热力学第一定律在理想气体等值过程中的应用 等压过程中系统吸收的热量一部分用来增加等压过程中系统吸收的热量一部分用来增加系统的内能，一部分用来对外做功。系统的内能，一部分用来对外做功。12p21OVVV2.等压过程等压过程 : 3. 特征特征: dP=03. 等温过程等温过程: 特征特征: d T=0 dE=012二二. 气体的摩尔热容量气体的摩尔热容量1摩尔物质温度升高摩尔物质温度升高1K时所吸收的热量称为该物质时所吸收的热量称为该物质的摩尔热容，用的摩尔热容，用C来表示来表示:1.摩尔热容量的定义摩尔热容量的定义:单位：单位：理想
10、气体理想气体理想气体的内能另表述理想气体的内能另表述刚性单原子刚性单原子刚性双原子刚性双原子刚性多原子刚性多原子1.) 理想气体的定体摩尔热容理想气体的定体摩尔热容:2、理想气体的摩尔热容量、理想气体的摩尔热容量:迈耶公式迈耶公式 在等压过程，温度升高在等压过程，温度升高1度时，度时，1mol理想气体多理想气体多吸收吸收8.31J的热量，用来转换为膨胀时对外做功。的热量，用来转换为膨胀时对外做功。3.) 比热容比比热容比:2. ) 理想气体的定压摩尔热容理想气体的定压摩尔热容摩尔数为摩尔数为 的理想气体在等压过程中吸收的热量为的理想气体在等压过程中吸收的热量为: :单单: :双双: :例例:某理想气体的某理想气体的p-V关系如图所示，关系如图所示，由初态由初态a经准静态过程直线经准静态过程直线ab变到变到终态终态b。已知该理想气体的定体摩。已知该理想气体的定体摩尔热容量尔热容量CV=3R，求该理想气体在，求该理想气体在ab过程中的摩尔热容量。过程中的摩尔热容量。解解：ab过程方程为过程方程为设该过程的摩尔热容量为设该过程的摩尔热容量为CmoVpab
