第六章 热力学基础1-热力学第一定律.ppt

p V p1 p2 I I I . . O V2 V1 等温过程中系统吸收的热量全部转化为对外做功，系统内能保持不变。 * 各种等值过程 特点 状态方程 系统吸热 对外做功 内能改变 等 温 dT=0 pV=C 0 等 容 dV=0 0 等 压 dP=0 泊松比 γ=1.40 的理想气体进行如图所示的循环。已知 状态 A 的温度为300 K ，求 （1）状态 B,C 的温度； （2）各过程中气体所吸收的热量。 V(m3) P(Pa) 100 400 2 6 A B C 解：（1）由初态A: 由 （2） C→A 吸热 B→C 吸热 A→B 吸热 循环过程 则： 第六章 热力学基础 §6-1 热力学基础 一、基本概念及术语 1、系统与环境 在进行观察或实验时把所研究的对象（物质和空间）称为系统（system），把与系统密切相关的周围部分（有限空间）称为环境（surroundings）。 根据系统与环境间是否有物质交换或能量交换把系统分为三类： （1）开放系统（open system）系统与环境之间既有能量 交换，也有物质交换； （2）封闭系统（closed system）系统与环境之间只有 能量交换，而无物质交换； （3）孤立系统（isolated system）系统与环境之间既无 物质交换，也无能量交换。 当热力学系统在外界影响下，从一个状态到另一个状态的变化过程，称为热力学过程，简称过程。 热力学过程 非静态过程 准静态过程 2、准静态过程 准静态过程：系统从一平衡态到另一平衡态，如果过程中所有中间态都可以近似地看作平衡态的过程。 非静态过程：系统从一平衡态到另一平衡态，过程中所有中间态为非平衡态的过程。 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 恒温热源 T 只有过程进行得无限缓慢，每个中间态才可看作是平衡态。 如何判断“无限缓慢”？ 引入弛豫时间（relaxation time）? ： ?t过程 ? ： 过程就可视为准静态过程 所以无限缓慢只是个相对的概念。 系统从非平衡态过渡到平衡态所用的时间。 (p2 ,V2) ( p1 ,V1) (p ,V ) 过程曲线 准静态过程可以用过程曲线来表示： V O p 改变系统状态的方法：1.作功 2.传热 一个点代表一个平衡态 1. 气体内能 2. 内能增量 始末两态气体内能的变化。 二、理想气体内能 实际气体内能： 所有分子热运动的动能和分子间势能的总和。 内能是状态量,是状态参量T 的单值函数。 内能是状态参量T、V (P) 的单值函数。 单原子分子气体 双原子分子气体 多原子分子气体 系统内能改变的两种方式 作功是系统热能与外界其它形式能量转换的量度。 1、做功可以改变系统的状态 摩擦升温（机械功）、电加热（电功） 功是过程量 2、热量传递可以改变系统的内能 热量是过程量 热量是系统与外界热能转换的量度。 使系统的状态改变，传热和作功是等效的。 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、准静态过程的功 当活塞移动微小位移dl时 系统对外界所作的元功为： 系统体积由V1变为V2，系统对外界作总功为： 1、体积功的计算 等温过程： 2、体积功的图示 比较 a , b过程可知，功的数值不仅与初态和末态有关，而且还依赖于所经历的中间状态，功与过程的路径有关。 ——功是过程量 由积分意义可知，功的大小等于p—V 图上过程曲线p(V)下的面积。 四、热量、热容量 热量的计算 1、热量：是系统内能变化的量度，是过程量。 c是比热：1kg 物质升高1 oC吸收的热量； Mc是热容：M kg 物质升高1 oC吸收的热量； 定义 ?c 为摩尔热容： 1 mol 气体升高 1 oC 所吸收的热量。 摩尔热容还可定成 热量 符号 表示“元”，因为Q不是状态函数， 不能写成微分。 对于固体吸热体积变化很小，用一个比热即可。而气体吸热后，对不同的过程吸热也不一样。因此对不同过程引入不同的摩尔热容。 等容过程：引入等容摩尔热容CV，表示在等容过程中，1 mol 气体升高单位温度所吸收的热量。 等压过程：引入等压摩尔热容CP，表示在等压过程中，1 mol 气体升高单位温度所吸收的热量。 热量 热量 （1）都是过程量：与过程有关； （3）功与热量的物理本质不同 . 1 cal = 4.18 J ， 1 J = 0.24 cal （2）等效