《大学物理教学课件》广工大：6－3　第一定律.pptVIP

第二篇　热学(Heat) * * * 第6章　热力学基础 6－3　热力学第一定律及其在理想气体等值过程的应用 一、热力学第一定律 热力学系统与外界传递能量的两种方式 作功 传热 对一无穷小过程 ： 对任一热力学系统从一个状态变化到另一状态的过程中，外界向该系统传递的热量，一部分使系统内能增加，其余部分则用于系统对外作功。 dQ=dE+dA 1. A 0 系统对外做功； A 0 系统对外做负功 2. Q 0 系统从外界吸收热量； Q 0系统向外界放热 3. ΔE 0 系统升温 ；ΔE 0 系统降温 说明 (1) 热力学第一定律实际上就是包含热现象在内的能量守恒 与转换定律； (3) 此定律只要求系统的初、末状态是平衡态，至于过程中经历的各状态则不一定是平衡态。 (2) 第一类永动机是不可能实现的。这是热力学第一定律的 另一种表述形式；. (4) 适用于任何系统（气、液、固）。 对 A = Q +△E 若外界不传热, 则 Q = 0 内部不消耗能量, 则△E = 0, ∴要使Q = 0 , △E = 0; 又要使A≠0 是不可能的. 则必有A=0 讲解P60-8（4100） 讲解P63-18（4578） 二、热力学第一定律对理想气体在典型准静态过程中的应用 等体过程——变化过程中保持体 积不变 S l l 不变 特点：dv=0 dA=0 吸收的热量 O V p Ⅰ Ⅱ V1 等体过程中气体吸收的热量，全部用来增加它的内能，使其温度上升。 2. 等压过程——系统的压强保持不变 特点：dp=0 Q=A+△E 功 内能的增量 在等压过程中理想气体吸收的热量，一部分用来对外作功，其余部分则用来增加其内能。 Ⅰ Ⅱ p1 O V p S ? l V1 V2 吸收的热量 恒温热源 S ? l 3. 等温过程——系统温度保持不变 特点：内能的增量 功 吸收的热量 在等温膨胀过程中 ，理想气体吸收的热量全部用来对外作功，在等温压缩中，外界对气体所的功，都转化为气体向外界放出的热量。 Ⅰ Ⅱ S O V p V1 V2 0 0 0 3. 等压压缩 0 0 0 dP=0 3. 等压膨胀 0 0 0 2. 等容降压 0 0 0 dV=0 2. 等容升压 0 0 0 1. 等温压缩 0 0 0 dT=0 1. 等温膨胀 dE dA dQ 状态方程 特点 例6-2 如图6-9所示，将压强为5MPa、体积为100cm3的氧气 膨胀降压到0.1MPa，设经历（a）等温过程,（b）先等体后等 压过程,（c）先等压后等体过程，求各过程氧气所作的功、内 能改变及吸收的热量。设氧气可看成理想气体。 解（1）对等温过程a： V2 V1 V p2 p1 1 2 a b c o p （由过程方程 提问： （2）对过程b： （3）对过程c： V2 V1 V p2 p1 1 2 a b c o p 自由度 （i） 1 定义:确定物体位置的最少的坐标数 独立的坐标数 例1 自由运动的质点 (三维空间) 3 个 平动自由度 记作 i = t = 3 由刚性杆连接的两个质点 i = t+r = 5 刚体 i=t+r =6 若考虑振动，则振动自由度用s表示 i = t + r + s 2. 气体分子的自由度 将每个原子看作质点 所以分子是 质点系 由刚性杆连接的两个质点 质点 分子模型 单原子 多原子 双原子 分子结构 刚体 单原子分子 双原子分子 多原子分子 单原子分子 双原子分子 多原子分子 刚性分子 三、 物质的热容量 1.热容的定义（用大C表示） 质量为M的物体温度升高一开尔文时所吸收的热量，用C表示。温度从T1升高到 T2时物体吸热 Q = C(T2-T1) 2..摩尔热容的定义（用大Cm表示） 为了表明一定种类(与量无关)的物体在一定过程中升温吸热的特点,引进了摩尔热容. 定义:1摩尔的物体温度升高一开尔文时所吸收的热量,用Cm表示. 因为热量是过程量，过程不同，吸收的热量也不同。气体的摩尔热容从数值上讲可有无穷多个.常见的两个典型过程. 在等体过程中，一摩尔气体温度升高 1 开时所吸收的热量，称为该种气体的定容摩尔热容量