第10章热力学第一定律2014概述.ppt

第10章 热力学第一定律 主要内容： §10.1 热力学第一定律 单原子理想气体初态为(T,V)，绝热膨胀到2V，再经等体过程使温度恢复为T，再经等温过程压缩到原体积V，则在此循环过程中[ ] (A)气体内能增加 (B)气体对外界做功. (C)气体向外界放热 (D)以上说法都不对. 解： P V O V 2V 此为逆循环，A0 ? 放热 ? (C) [例10-8] 答： MT为等温线，MQ为绝热线，则在AM,BM,CM三种准静态过程中，温度升高的是 过程；气体吸热的是 过程. ⑴BM, CM ⑵CM p V A C O B M T Q 类似地，可判定BM, AM是放热过程. 理由: 考虑循环CMQC. A0 ? 吸热. 但MQ绝热, 而QC放热, 故CM吸热 . 理由：(TB, TC)TT=TM [例10-9] Chap.10 SUMMARY ⒈系统对外做功： ——过程量 ⒉系统吸热： ——过程量 ⒊理想气体内能增量： ——取决于始末态 其中 * 热力学第一定律 等值过程 绝热过程 循环过程 A B p V 0 点——平衡态 线——平衡过程 (过程中的每一时刻, 系统都几乎处于平衡态), 即准静态过程 ⒈功、热量和内能 ⑴系统对外做的功 p S dl 准静态过程中, V?V+dV : V1?V2 : 适用于任何准静态过程 dA=pSdl=pdV p V 1 2 A V2 V1 O Note: 功是过程量, 其值依赖于过程, 其值可正可负. A0,系统作功; A0,外界作功. p V O 正循环(顺时针)， A0 逆循环(逆时针) ，A0 A 理想气体的状态变化遵从pV2=B的规律(B为常量)，则当体积由V1膨胀至2V1时，气体对外做功A=???????. 解： [例10-1] ⑵系统吸收的热量 准静态过程中, T?T+dT: Notes: ① C是过程量. 某过程摩尔热容：1mol物质升高(或降 低)1k，所吸收(或放出)的热量 ②若有限过程中C=const .，则有 ③ Q也是过程量,其值可正可负. Q0,系统吸热; Q0,系统放热. (3)系统内能 Notes: E是状态量. dQ——系统吸收的热量 Notes: ⑵有限过程：Q =(E2-E1)+A ⒉热力学第一定律 ⑴无限小过程：dQ=dE+dA dE——系统内能的增量 dA——系统对外做的功 热Ⅰ律本质：能量守恒. 普遍适用于任何系统(固、液、气)的任何过程(准静态或非准静态). §10.2 等体过程 V=const . ? dA=0 因 p V 2 1 O 摩尔定体热容 dQ=dE 1→2, 等体升压, 温度升高, 吸热过程. 2→1, 等体降压, 温度降低, 放热过程. 于是对有限等体过程有： ——适用于任何过程 另外有：任何过程内能的增量 §10.3 等压过程 p=const. p V 1 2 O 因 摩尔定压热容 又 迈耶公式 于是对有限过程有： 此外 因此 1→2, 等压膨胀, 温度升高, 对外作功, 吸热. 2→1, 等压压缩, 温度降低, 外界作功, 放热 . 1mol的理想气体在等压过程中温度上升1K，内能增加20.78J，则气体对外做功为 ，气体吸收热量为 . 解： ⑴ ⑵ [思考] ①其它解法？ ②等体过程？ ③绝热过程？ [例10-2] §10.4 等温过程 T=const. ? dE=0 p V 1 2 O dQ=dA 于是 1→2, 等温膨胀, 对外作功, 吸热过程. 2→1, 等温压缩, 外界作功, 放热过程 . §10.5 绝热过程 dQ=0 ? dE+dA=0 ① ② ⑴状态方程＋过程约束(dQ=0) ?绝热过程方程 p V 1 2 O 绝热 等温 绝热线比等温线陡 对③积分，得 ——泊松(Poisson)公式 ④ 或 ⑥ ⑤ ④⑤⑥——绝热过程方程 ①②→ ③ ——比热容比 其中 (C1 , C2 , C3 是常量) 利用状态方程，又可得 Note: 摩尔定体热容、摩尔定压热容、比热容比 单原子（i=3） 双原子（i=5） 多原子（i=6） 单原子（i=3） 双原子（i=5） 多原子（i=6） 解： 某理想气体的比热容比?＝7/5，处于温度为T的平衡态，则该气体的摩尔定体热容为 ???? ；一个分子的平均转动动能为 ?????。 ⑵∵分子的转动自由度为5-3=2 ⑴ [例10-3] 解： 一定量的氮气经绝热压缩, 压强变为原来的2倍, 问气体分子平均速率变为原来的几倍？[ ] (A) (B) (C) (D