大学物理下热学03剖析.ppt

* * §8.7 热力学过程 过 程：热力学系统的状态随时间变化，就称为系统经 历了一个热力学过程。 准静态过程：过程进行中的每一时刻，系统都处于平衡 态。这是一种理想过程。（平衡过程） 气体 活塞 砂子 1 2 一、 功（过程量） 功是能量传递和转换的量度，它引起系统热运动状态的变化 . 准静态过程功的计算 注意：作功与过程有关 . 宏观 运动能量 热运动能量 §8.8 功 热 量 上式的值与V1、V2以及过程中系统的压强与体积的关系P=P(V)有关。即功是一个过程量，与积分路径有关。 二 热 量（过程量） 通过传热方式传递能量的量度，系统和外界之间存在温差而发生的能量传递 . 1）过程量：与过程有关； 2）等效性：改变系统热运动状态作用相同； 宏观运动 分子热运动 功 分子热运动 分子热运动 热量 3）功与热量的物理本质不同 . 1卡 = 4.18 J ， 1 J = 0.24 卡 功与热量的异同 作机械功改变系统 状态的焦耳实验 A V 作电功改变系统 状态的实验 三、 内能 实验证明系统从 A 状态变化到 B 状态，可以采用做功和传热的方法，不管经过什么过程，只要始末状态确定，做功和传热之和保持不变 . 2 A B 1 * * 2 A B 1 * * 系统内能的增量只与系统起始和终了状态有关，与系统所经历的过程无关 . 理想气体内能 : 表征系统状态的单值函数 ,理想气体的内能仅是温度的函数 . 2 A B 1 * * 2 A B 1 * * §8.9 热力学第一定律及其应用 系统从外界吸收的热量,一部分使系统的内能增加, 另一部分使系统对外界做功 . 准静态过程 1 2 * * 一、 热力学第一定律 1）能量转换和守恒定律 . 第一类永动机是不可能 制成的 . 2）实验经验总结，自然界的普遍规律 . + 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 第一定律的符号规定 物理意义 2、对于准静态过程，热力学第一定律可表示为： 说明： 1、对于微小过程 3、对于理想气体的准静态过程，热力学第一定律可表示为： 计算各等值过程的热量、功和内能的理论基础 （1） （理想气体的共性） （2） 解决过程中能 量转换的问题 （3） （理想气体的状态函数） （4） 各等值过程的特性 . 例1、一定量的理想气体，由状态I（P1V1）沿如图过程变化至状态II （P2V2）。试比较各过程（1）功大小；（2）热量大小；（3）内能改变大小。 P V O I II ① ③ ② 例2、一定量的理想气体经如图所示过程。已知： 试求： P V O ? ? A B 1 2 二、 热力学第一定律的应用 （一）等容过程 气缸活塞固定不动,内装定量气体。 温度升高时,压强增大!!!! 装置： 现象： 速率v→0 热库 T1 T1＋dT ... T2 V=c 4.内能增量： 等容过程：系统吸收的热量完全转化为系统的内能。 3.P-V 图 （二）等压过程 装置：气缸吸热膨胀，让活塞上所加的力保持不变。 现象：温度升高时, 体积增大。 速率v→0 热库 T1 T1＋dT ... T2 P=c 4.内能增量： 1 2 3.P-V 图 （三） 热 容 热容表示系统温度变化与系统吸收的热量之间的关系。用可表示如下： 当系统的物质的量为1mol时，其热容称为摩尔热容（J /mol . K）；当系统的质量为1kg时，其热容称为比热容（J /kg . K） 由于热量是一个过程量，因此对应不同的过程有不同的热容。最常用的有：等容热容和等压热容。 1、1mol物质，在没有化学反应和相变的条件下，等容过程中的热容称为等容摩尔热容。 即：理想气体的等容摩尔热容与温度无关，只与分子的自由度有关。 对于理想气体的准静态过程: 2、1mol物质，在没有化学反应和相变的条件下，等压过程中的热容称为等压摩尔热容。 对于理想气体的准静态过程 理想气体的等压摩尔热容也与温度无关，只与分子的自由度有关。 3、等压摩尔热容与等容摩尔热容之比称为摩尔热容比，即： 理想气体的内能增量（不论任何过程） 理想气体的等容过程所吸收的热量 理想气体的等压过程所吸收的热量 （四）等温过程 理想气体实验 气缸与恒温大热库相接触。 气体体积增大。 速率v→0 装置： 现象： T=c 恒温大热库 T 4.内