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壓力 pressure 當物體不是剛體時，單位面積的作用力才是影響物體形變的關鍵 壓力=單位面積的作用力 壓力的單位 熱力學 討論氣體系統能量與狀態的變化 氣體系統狀態的變化 描述氣體系統狀態的物理量：(1)壓力 P(2)體積 V(3)溫度 T 溫度：凱氏溫標(絕對溫標) KT(K)=T(℃)+273.16 氣體系統能量的變化 氣體系統和外界的能量交換型式：(1)吸熱(或放熱)－溫度差(2)外界對系統作功)－體積改變 熱 heat 熱：兩物體間因為有溫差而導致有能量的傳遞，被傳遞的能量即為熱 系統狀態不變時，不吸熱也不放熱 系統狀態不變時，系統所具有的能量稱為內能(internal energy)，但系統不具有熱 必須是一個變化的過程才有吸熱(或放熱) 單位：J，1cal=4.1868J 熱力學第零定律 熱平衡 thermal equilibrium：兩物體接觸時間夠久，溫度就會相同，稱兩物體達熱平衡 熱力學第零定律：若A、B分別與C達熱平衡，則A、B間也達熱平衡 比熱 specific heat 固、液體：溫度變化時，體積的變化量小，所以可忽略體積變化所造成的能量變化 比熱：使 1kg 的物體升高 1K 所需的熱  莫爾比熱 molar specific heat 莫爾比熱 molar specific heat 氣體系統加熱過程中，因為體積變化明顯，所以不同的加熱方式，可能導致相同的吸熱卻有不同的溫差 定義氣體比熱時須明確說明加熱的方式 氣體定義兩種比熱(1)定壓莫爾比熱 Cp ：加熱過程壓力維持固定 (2)定容莫爾比熱 Cv ：加熱過程體積維持固定 功 功 功 功 熱力學第一定律 熱力學第一定律 熱力學過程 準靜過程 quasi-static process：變化過程非常慢，任何時刻都可視為平衡狀態，即可測得系統的 P、V、T 值 熱庫 reservoir：一個非常巨大的外界系統，即使吸收(或放出)一些熱，溫度也不改變 熱力學過程 絕熱過程 adiabatic process：系統被絕緣體包覆，無法和外界熱交換 定容過程 constant-volume process：狀態變化時，體積維持固定不變 定壓過程 constant-pressure process：狀態變化時，壓力維持固定不變 等溫過程 isothermal process：狀態變化時，溫度維持固定不變(與熱庫接觸) 熱力學過程 循環 cyclical process、cycle：系統經由一連串的變化後，回到初始的狀態 因為空氣為熱的不良導體，若系統的變化非常快速，則可視為絕熱過程 熱力學過程 自由膨脹 free expansion：系統為絕熱且向真空部分膨脹 練習 一個氣體系統經由熱力學循環如圖所示。則(a) ΔE=？(b)系統吸熱或放熱？ 練習 逆時針的循環，系統經由一循環，|系統對外界作的負功| |系統對外作的正功|所以淨結果為W0、Q0(放熱) 練習 順時針的循環，系統經由一循環，|系統對外作的正功| |系統對外界作的負功|所以淨結果為W0、Q0(吸熱) 練習 練習 練習 練習 練習 理想氣體 壓力很低 分子的運動為隨機、任意的 除了碰撞外，分子間或分子與器壁無作用力 分子的大小可忽略不計，所以氣體分子幾乎不佔用任何體積 理想氣體方程式 PV = n R T，n=莫耳數 R 宇宙氣體常數 universal gas constant R = 8.314 J/ mol K = 0.08214 L atm/mol K PV=NkBT ，N=分子數 kB = 1.38 x 10-23 J / K Boltzmann’s constant R=NA× kB 理想氣體方程式 PV = n R T，n=莫耳數 PV關係確定後，即可求作功的量 例如：等溫過程 理想氣體 壓力很低 分子的運動為隨機、任意的 除了碰撞外，分子間或分子與器壁無作用力 分子的大小可忽略不計，所以氣體分子幾乎不佔用任何體積 理想氣體－氣體動力論 所有的分子都相同 系統所包含的分子數目非常大 分子的運動為等方向性 分子的運動滿足牛頓定律 分子可視為質點 碰撞均為彈性碰撞 氣體動力論 壓力其中 為分子的平均動能 能量等分配原理 能量等分配原理 內能變化量與莫爾定容比熱 定容過程ΔE=Q-W=Q=nCVΔT ΔE 為狀態函數，所以ΔT 相同、ΔE就相同即ΔE=nCVΔT 適用於所有過程 理想單原子ΔE=n(3/2)RΔT理想雙原子ΔE=n(5/2)RΔT 理想單原子CV=(3/2)R=12.47J/molK理想雙原子CV=(5/2)R=20.78J/molK 定壓比熱與定容比熱 定容過程ΔE=Q-W=Q=