热力学第一定律 及其应用.ppt

* 3. 非静态绝热过程 如：绝热 自由膨胀 V1中气体处于平衡态，抽去隔板，过一段时间后，V2中气体达到新的平衡态。这是绝热自由膨胀， 没有外界帮助,过程中每个时刻都不是平衡态。(又如：爆炸……) 但不是等温过程 （状态方程可用，泊松方程不能用） 2 动画 绝热壁 1. 准静态绝热过程 2. 绝热线与等温线的比较 电气学院学习部资料库 * 电气学院学习部资料库 * 电气学院学习部资料库 1.热力学第一定律 2. 三个等值过程 * 一、热力学第一定律 能量守恒：在一般情况下，改变系统的内能只有通过作功或与外界交换热量才能实现 系统 热力学过程：热力学过程 是指热力学系统从一个状态变化到另一个状态过程进行的任一时刻,系统的状态并非平衡态,可用下图示意。 1.热力学过程、准静态过程 始平衡态 一系列非平衡态 末平衡态 实际的热力学过程是非平衡过程 平衡过程是无限缓慢地进行的，是理想化的抽象 电气学院学习部资料库 * 准静态过程：在热力学中，为了能利用平衡态的性质，引入准静态过程的概念。准静态过程是指系统的每一状态都无限接近于平衡态的过程。准静态过程是由一系列平衡态组成的过程 ←快 非平衡态 非准静态过程 ←缓慢 接近平衡态 准静态过程 只有过程进行得无限缓慢，每个中间态才可看作是平衡态 电气学院学习部资料库 * 设一热力学系统，初始时内能为E1，如果系统吸热，使系统内能增加到E2，系统对外作功A。 由能量守恒与转换定律，有： 即 物理意义 热力学第一定律 微小过程： 符号 表示“元” 因为Q、A不是状态函数，不能写成微分。 平衡过程可在 PV 图上表示出来 PV 图上一个点，表示一个平衡状态。 PV 图上一条线，表示一个 平衡过程。 P V 非平衡态，非平衡过程不能在PV 图表示 准静态体积功 2. 热力学第一定律 电气学院学习部资料库 * 此过程所作的功反映在 P-V图 上，就是曲线下的面积。 1 V 2 V 1 2 系统对外界作功，A为正。 外界对系统作功，A为负。 “功”是系统内能变化的量度， 功不仅与初、末态有关，还与过程有关是过程量。因而经过不同过程到达同一末态所做的功不同 热量：在单纯的传热过程中，系统内能的 增量，等于它从外界吸收的热量。 Q = E2 - E1 系统吸热， Q为正。 P V 系统放热， Q为负。 符号法则： dV 符号法则： 注意： 内能改变量 △E是否过程量？ 电气学院学习部资料库 * ①.注意内能增量、功、热量的正负规定 ②.热力学第一定律实际上是能量守恒定律在热力学中的体现。热力学第一定律是从实验中总结出来的 明确几点： 第一类永动机：即不从外界吸收能量，而不断对外作功的机械。 第一类永动机违反能量守恒定律。 热力学第一定律对准静态过程和非准静态过程均适用。但为便于实际计算，要求初终态为平衡态。 作功和传热对改变系统的内能效果是一样的 电气学院学习部资料库 * 1.内能增量 系统温度升高 系统温度降低 2.功 体积膨胀 系统对外界做正功。 体积收缩 系统对外界做负功。 规定内能增量、功、热量的正负 3.热量 系统吸热： 系统放热： 电气学院学习部资料库 * 系统的体积不变 1.过程特点 3.过程曲线 2 .过程方程 等容过程体积不变，P ~ V 图曲线下的面积为 0 ，气体作功为 0 。 4.内能增量 5.功 6.热量 1.等容过程 二、等值过程 等容.swf 电气学院学习部资料库 * 多原子分子气体 内能增量又可写成： 此公式不仅适用于等容过程，对任何过程都适用。 单原子分子气体 双原子分子气体 等容摩尔热容CV： 7.热力学第一定律的应用 等容过程系统吸热全部转变成内能 （或降低）1度所吸收（或放出）的热量 1摩尔气体在等容过程中，温度升高 电气学院学习部资料库 * 计算等容过程 功： 热量： 内能改变： 此公式不仅适用于等容过程，对任何过程都适用。 例题讲解 电气学院学习部资料库 * 系统的压强不变 1.过程特点 3.过程曲线 2 .过程方程 4.内能增量 5.功 6.热量 压强不变 7.热力学第一定律的应用 2.等压过程 等压.swf 系统吸收的热量，一部分对外作功，一部分增加 自身的内能。 电气学院学习部资料库 * 多原子分子气体 CP CV 的物理意义: 1 mol 理想气体温度升高 1 oC，对于等容过程,体积不变吸热只增加系统内能；而对于等压过程除了增加系统内能外，还要对外作功，所吸收的热量要多 单原子分子气体 双原子分子气体 等压摩尔热容CP： 迈耶公式 1摩尔气体在等容过程中，温度升高 （或降低）1度所吸