热力学第一章..ppt

2、热容量：一个系统在某一过程中温度升 高1K所吸收的热量。 单位：焦耳/开尔文 3、系统的质量对热容量的影响： C为广延量 摩尔热容量 比热容 摩尔热容量——强度量 1mol物质温度升高1K所吸收的热量。（常用 于描述气体） 比热容 1kg物质温度升高1K所吸收的热量。（常用 于描述固体、液体） 4、考虑系统的变化过程对热容量的影响： （1）等容过程 物质在等容过程中温度升高1K所吸收的热量。 （2）等压过程 H:焓 状态函数 在等压过程中，系统从外界吸收的 热量等于态函数焓的增加值。 ——态函数H的重要特征 物质在等压过程中温度升高1K所吸收的热量。 §1、7 理想气体的内能 一、焦耳实验 1、实验现象：图1.11 气体的自由膨胀 过程 自由膨胀：向真空中膨胀 结论：水温无变化→系统与外界无热量的传 递 系统的内能不变 2、过程分析： 以容器内的气体为研究对象： 以T,V为独立变量： :焦耳系数 物理意义：在内能不变的情况下， 系统增大单位体积引起的温度的变化。 内能仅仅是温度的函数。 3、焦耳定律：理想气体的内能仅是温度的 函数。 理想气体的内能仅由温度决定，与体积 无关。 实际气体的内能与温度、体积均有 关系。 内能的微观解释：（1）所有分子做热运动 的能量（平动、转动、振动）； （2）分子间相互作用的势能。 理想气体忽略分子间的作用力，所以理想 气体的内能与体积无关。 二、理想气体的 1、等容热容量： (1)、推导： 3、理想气体 和 的关系： 2、等压热容量： -迈耶公式 一般情况下： 都是温度的函数；但若 温度T变化不大，可以视为常数。 (2)、比热比： 单原子分子 双原子分子 多原子分子 例1、试求理想气体在下述过程中的热容量。 （1） （2） （3） 例2、将500J的热量传给标况下2mol的氢气； （1）体积V不变，T=？ （2）温度T不变，P=？ V=？ （3）压强P不变，T=？V=？ 例3、 的氮气， 先等容增压至 ；再等温膨胀压强降至 ；最后等压压缩，体积压缩一半； 试求：全过程的 ;画出 P-V图。 例4、在室温为25℃,2mol氢气和1mol氧气在 1atm气压下化合成2mol水蒸气，并同时放出 570998J的热量； 求：此过程中 ; 例5、试根据热力学第一定律证明： 例6、证明：对于任意系统，它的绝热压缩 系数与等温压缩系数之间的关系为： 作业：1、在0℃和 下，空气的密度为 。空气的定压比热容 ；今有 的空气，试计算： （1）若维持体积不变，将空气由0℃加热至 20℃所需的热量。 （2）若维持压强不变，将空气由0℃加热至 20℃所需的热量。 （3）若容器有裂缝，外界压强为 ， 使空气由0℃缓慢地加热至20℃所 需的热量。 2、满足 常量的过程称为多方过程， 其中常数n名为多方指数。试证明：理想气体 在多方过程中的热容量为 3、试证明：理想气体在某一过程中的热 容量 如果是常数，该过程一定是多方 过程，多方指数 假设气体的定压热容量和定容热 容量是常数。 §1、8 理想气体的绝热过程 一、准静态绝热过程： 1、绝热过程： 2、绝热方程的推导： -理想气体的绝热方程 泊松公式 理想气体的绝热方程 3、绝热线：注意与等温线的区别 等温过程： 绝热过程： 4、多方过程： 等压过程 等温过程 绝热过程 等容过程 例1、有质量为 的氧气， ,如果氧气作绝热 膨胀，膨胀后体积为 ；试问：此 过程中W=？若氧气是作等温膨胀至 再求W=？ 例2、试判断对于理想气体，哪个过程可能 会发生： （1）等温加热，U减小，P增大； （2）等温压缩，P增大，吸热； （3）等压压缩，U增加，吸热； （4）绝热压缩，P增大，U增加； §1.3 物态方程 一、物态方程： 对于一个简单可压缩系统而言： 二、几个相关的物理量： 详细推导过程见板书！ 三、几种物质的物态方程 1、理想气体 （1）玻马定律：对于固定质量的气体，在温度不变时，其压强和体积的乘积是一个常数。 （2）阿伏伽德罗定律：在相同的温度和压强下，相等体积内所包含的各种气体的 物质的量相等。 （3）物态方程： 研究一定质量的理想气体 状态量，与过程无关 若为 理想气体处于标准状态下 R：普适气体常数 理想气体的物态方程： （4）理想气体： 宏观：严格遵从玻马定律、阿伏伽德罗定律