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石家庄学院普通物理讲义第五章热力学基础主讲教师吴海滨

第五章热力学基础

5-1热力学第一定律及应用

教学要求：理解准静态过程及其图线表示法。

理解热力学中功和热量的概念及功、热量和内能的微观意义。

掌握热力学第一定律。

重点：热力学第一定律

难点：理解热力学中功和热量的概念及功、热量和内能的微观意义

一．内能、热量和功

1．理想气体内能:

气体分子热运动各种动能与分子间相互作用势能的总和.是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。

EE(T)

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。

2．功

由于压力差导致外界物体有规则运动与系统内分子无规则热运动的能量转换。其通过系

统与外界物体之间产生宏观的相对位移来完成。

功与系统状态变化过程有关，是一个过程量。

3．热量

由于温度差导致系统外分子无规则热运动与系统内分子无规则热运动的能量转换.其通

过系统与外部边界处分子间的碰撞完成。

热量与系统状态变化过程有关，是一个过程量。

功与热量的异同

1）过程量：都与过程有关；

2）等效性：改变系统热运动状态的作用效果相同.

1卡=4.18J，1J=0.24卡

3）功与热量的物理本质不同.

宏观运动功分子热运动

分子热运动热量分子热运动

二．热力学第一定律

1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。

QEEW

21

2第一定律的符号规定

QEEW

21

+系统吸热内能增加系统对外界做功

-系统放热内能减少外界对系统做功

3热力学第一定律对微小过程的应用

dQdEdW

三．准静态过程中气体的功

1．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。

准静态过程中气体的各状态参量pp

11

((,,pp,,VV))TT

都有确定的值，可在P-V图上作pp11111111

出连续的过程曲线.

22

((,,pp22,,VV22))TT22

pp221

ooVVVVVV

1122

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2．气体作功的计算

设想气缸内的气体进行无摩擦的准静态膨胀过程

以S表示