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* 第3章 热力学第一定律 功、热量、热力学第一定律 哈尔滨工程大学理学院 * 一 掌握内能、功和热量等概念 . 理解准静态过程 . 二 掌握热力学第一定律，能分析、计算理想气体在等体、等压和等温过程中的功、热量和内能的改变量 . 教学基本要求 第3章 热力学第一定律 真 空 膨 胀 平 衡 态 一定量的气体，在不受外界的影响下, 经过一定的时间, 系统达到一个稳定的, 宏观性质不随时间变化的状态称为平衡态 .（理想状态） 3.1 准静态过程（理想化的过程） 准静态过程：从一个平衡态到另一平衡态所经过的每一中间状态均可近似当作平衡态的过程 . 气体 活塞 砂子 1 2 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 3.2 功 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 上式的值与 、 以及过程中系统的压强与体积的关系 有关。即功是一个过程量，与积分路径有关。 3.3 热量 热力学第一定律 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 一 热量 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 * * 二 内能 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 * * 三 热力学第一定律 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 微小过程 1 2 * * 1 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 理想气体的准静态过程 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 . 2 热力学第一定律的应用 热力学第一定律 特性 常量 １)　等容过程 过程方程 常量 等容过程：系统吸收的热量完全转化为系统的内能。 等容升压 1 2 等容降压 1 2 ２)　等压过程 过程方程 常量 特 性 常量 1 2 1 2 热一律 功 Ａ 内能增量 1 2 A 等 压 膨 胀 1 2 A 等 压 压 缩 Ａ Ａ ３)　等温过程 热力学第一定律 恒温热源 T 1 2 特性 常量 过程方程 常量 1 2 等温膨胀 Ａ 1 2 Ａ 等温压缩 Ａ Ａ 3.4　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。 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。 单位 　　等容摩尔热容: 理想气体在等容过程中吸收的热量 ，使温度升高 , 其等容摩尔热容为 １　等容摩尔热容 则等容摩尔热容为 　　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。 ２　等压摩尔热容 等压摩尔热容: 理想气体在等压过程中吸 收的热量 ，温度升高 ，其等压摩尔热容为 可得等压摩尔热容和等容摩尔热容的