大学物理热力学第一定律.ppt

1 准静态过程 准静态过程：过程中的每一状态都是平衡态 2 热力学第一定律 做功可以改变系统的状态 摩擦升温（机械功）、电加热（电功） 某一过程，系统从外界吸热 Q，对外界做功A，系统内能从初始态 E1变为 E2，则由能量守恒： 准静态绝热过程 循环过程: 一系统经历一系列变化后又回到初始状态 的 整个过程. * §1 准静态过程 §2 热力学第一定律 §3 理想气体的绝热过程 §4 循环过程 §5 卡诺循环 过程— 系统状态的变化 不受外界影响时，系统的宏观性质不随时间改变。 压缩汽缸中的气体 过程无限缓慢： 弛豫时间：非平衡态?平衡态的时间 实际压缩一次所用时间为 1 秒，就可以近似为准静态过程。 弛豫时间很短，约 10 -3 秒 P V O P-V图 平衡态 ? 一个点 准静态过程 ? 一条曲线 注意：非平衡态、非准静态过程 不能用P-V 图上的点、线表示 等压过程 P一定 P V O 等容过程 V一定 等温过程 T一定 2 热力学第一定律 一、内能 系统在一定状态下的能量 包括所有分子的动能EK与分子间的势能EP 理想气体： EP=0 内能是状态量， 与过程无关 A B EA EB 摩擦功： 准静态过程气体对外界做功： 总功： 二、功 过程量 P P V O 系统作正功 系统作负功 三、热量 传热—改变系统状态的另一种方法 条件：系统与外界的温度不同 T1 T2 通过分子热运动传递能量 无法用宏观量计算 热量Q—传热过程中传递的能量 热量是过程量 系统从外界吸收热量 系统向外界放出热量 总热量： 积分与过程有关 。 对微小过程： 2 热力学第一定律 四、热力学第一定律 1 2 E1 E2 注意： 1. 功、热量为过程量，内能为状态量 2. A、Q的正负号 3. 适用任何系统的任何过程 五、理想气体的热容量 1.热容量 系统从外界吸收热量 Q，使系统温度升高dT，则系统的热容量为 d 1 mol 物质 摩尔热容 定压摩尔热容 定容摩尔热容 任意过程 2.理想气体的热容量 准静态等容过程： 迈耶公式 低温时，只有平动，i =3； 常温时，转动被激发，i =3+2=5； 高温时，振动也被激发， i =3+2+2=7。 比热容比 经典理论有缺陷，严格一点需量子理论来解释 六.理想气体的等值准静态过程 1.等容过程 V一定 P V O P-V图上对应一直线 过程方程 特点 2 等压过程 P一定 P V O P-V图上对应一直线 过程方程 1 2 1?2 系统做正功 Q0 2?1 系统做负功 Q0 3.等温过程 T一定 P-V图上对应一曲线 P V O 过程方程 V1 V2 3 理想气体的绝热过程 P V O 绝热线 等温线 热机：将热转换成功 工质 蒸汽机：工质 水 锅炉 冷却器 汽缸 泵 Q1 A1 Q2 ′ A2′ 总的效果 从外界吸热 （Q1-Q2?） 对外作功 A1-A2 ? 4 循环过程 循环为准静态过程，在P-V图中对应闭合曲线。 正循环：顺时针方向进行 P V O 特点： 系统作净功=曲线所围面积 Q1—从外界吸热 Q2 ?—向外界放热 Q1、Q2 ?为纯数 从外界吸热（Q1-Q2?） 对外作功 （A1-A2 ?） 热机效率 循环为准静态过程，在P-V图中对应闭合曲线。 P V O 特点： 系统作净功=曲线所围面积 逆循环：逆时针方向进行 致冷系数： 向外界放热Q2 外界作功 A