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1热力学基础

2十七世纪以前，人们对热现象已有了一些认识和经验，并在生活中得到广泛应用，但由于缺乏量的概念和实验手段，热学长期未能从生活中独立出来形成一门科学。到十八世纪初，欧洲的工业比较发达，许多生产部门如蒸气机的研制和使用，化工、铸造等工业都涉及到热量的问题，但当时人们对温度和热量这两个热学的基本概念还混淆不清，由于蒸汽机的发明和不断研究，因此在十八世纪，热学就成为物理学中一个新发展起来的领域。

3从能量的观点出发，运用逻辑推理的方法，分析研究物质状态变化过程中热、功转换的关系和条件问题。对热运动研究热力学实验与逻辑推理宏观热力学基本原理

4§1热力学第一定律热力学系统：在热力学中，一般把所研究的物体或物体组称为热力学系统，简称系统。1.热力学过程热力学研究的对象?热力学系统.它包含极大量的分子、原子。以阿佛加德罗常数NA=6.02×1023计。热力学系统以外的物体称为外界。例：若汽缸内气体为系统，其它（如：活塞、缸壁）为外界。

5准静态过程（quasi-staticprocess）热力学中研究过程时，为了在理论上能利用系统处于平衡态时的性质,引入准静态过程的概念.原平衡态非平衡态新平衡态热力学过程热力学系统从一个状态变化到另一个状态,称热力学过程.改变系统状态的方法：1.作功、2.传热

63.准静态过程是实际过程的理想化模型.(无限缓慢)有理论意义,也有实际意义.1.准静态过程是由无数个平衡态组成的过程.准静态过程:←快←缓慢非平衡态接近平衡态只有过程进行得无限缓慢，每个中间态才可看作是平衡态。所以，实际过程仅当进行得无限缓慢时才可看作是准静态过程。怎样算“无限缓慢”准静态过程的条件弛豫时间?:由非平衡态到平衡态所需的时间.准静态过程的条件:T过程?2.准静态过程可以用P-V图上的一条曲线(过程曲线)来表示.

7例1:实际气缸的压缩过程可看作是准静态过程。气缸内处于平衡态的气体受到压缩后再达到平衡态所需的时间，即弛豫时间，大约是10-3秒或更小，实际内燃机气缸内经历一次压缩的时间大约是10-2秒。理论上作初步研究时，也把它当成准静态过程处理。例2：系统（初始温度T1）从外界吸热，最终系统温度达到T2。系统T1T1+△TT1+2△TT1+3△TT2从T1到T2是准静态过程

8(1)内能内能是状态的函数改变内能(状态)的方法：对系统作功A?向系统传递热量QA?Q2.功热量内能?微观上,热力学系统的内能是指其分子无规则运动的能量(应含分子动能、分子间的势能)的总和.对于一定质量的某种气体:内能一般为：E=E(T,V或P)一定质量的理想气体：E=E(T)刚性理想气体分子内能公式:系统内所有分子的动能，分子间的势能的总和称内能。

9宏观上（热力学中）内能的定义：真正要确定某系统内能的多少要选定一个作参考的内能零点。实际有意义的是内能的差值系统内能的增量等于外界对系统作的绝热功，图A和图B实验表明，向液体传递热量可以用通电或做机械功的方法来代替，说明电磁运动或机械运动与热运动之间是可以相互转化的。这一现象启迪人们继续发现了各种物质之间的相互转化关系，从而为能量转化和守恒定律的建立奠定了基础。

10(2)功热量①条件：物体发生宏观位移热量：②功、热量不是态函数，是过程量。②结果：是通过物体宏观位移将机械能（有序运动的能量）转变成分子热运动的内能（无序运动的能量）。功：①功、热量：都是内能改变的量度②效果内能由一个分物体转移到另一物体中。热量是在传热过程中所传递的能量的多少。①条件：系统和外界温度不同。共同点：区别：

11功:通过作功可以改变系统的热力学状态.机械功(摩擦功、体积功);电功等功的计算(准静态过程,体积功)：气体对外界作功（为简单起见忽略磨擦）直接计算法（由定义）

12例:?摩尔理想气体从状态1?状态2，设经历等温过程。求气体对外所作的功。?解?注意：若A?0,系统对外界作功,若A?0,外界对系统作功.功是过程量,P－V图上过程曲线下的面积即功A的大小.右边积分还与经历什么过程有关。只表示微量功，不是数学上的全微分；

13热量传热也可改变系统的热力学状态.传热的微观本质是：分子无规则运动的能量从高温物体向低温物体传递.说明两个概念：1.热库或热源(热容量无限大的物体,温度始终不变).热量也是过程量.2.准静态传热过程(温差无限小)：dQ系统外界也与过程有关。

14计算热量，由于习惯的原因，还常常沿用“卡”的单位。目