9蓝色热力学基础讲义.ppt

开尔文 克劳修斯 卡诺 主要内容： （1）功、内能、热量; 热力学第一定律 9-2 （2）热力学第一定律的应用 9-3 （3）循环过程 9-4 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 一、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。 9-2 准静态过程 （4页） 内能、功和热量 p－V图上，一点代表一个平衡态，一条连续曲线代表一个准静态过程。 这条曲线的方程称为过程方程，准静态过程是一种理想的极限。 二、内能 功和热量 理想气体内能 内能是状态量, 是状态参量T 的单值函数。 43页 系统内能改变的两种方式 1、做功可以改变系统的内能 功是过程量 (1)体积功的计算 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： 9页 系统对外作正功；外界对系统做负功。系统内能减少。 系统对外作负功；外界对系统做正功。系统内能增加。 （1）系统体积膨胀时： （2）系统被压缩时： 系统不作功。内能不变。 （3） 讨论： 注意：气体膨胀时必须推动物体运动，才会做功。 如：理想气体的自由膨胀过程中，气体对外做功吗？ 气体的内能变化吗？ 氧气 氧气 把挡板抽去后，氧气的自由扩散过程，没有推动任何物体运动，故该过程不做功。 记笔记 (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。 思考： 从初状态到末状态，不管经过什么过程，系统对外均做正功吗？ 答：不一定 2、热量传递可以改变系统的内能 热量是过程量 使系统的状态改变，传热和作功是等效的。 作功是系统内能与外界其它形式能量转换的量度。 热量是系统与外界热能转换的量度。 热功当量：1cal = 4.2J 系统从外界吸收热量，系统内能增加； 系统向外界释放热量，系统内能减少。 准静态过程中热量的计算 Cm (摩尔热容)：1mol物质升高1K所吸收的热量 　 （比热容）：单位质量的物质升高1K所吸收的热量 Ｃ（系统热容量）：一个系统升高1K所吸收的热量简称热容量 1、热容法 2、利用热力学第一定律 ：等压过程中的摩尔热容量，叫定压摩尔热容。 ：等容过程中的摩尔热容量，叫定容摩尔热容。 9-10页 一、热力学第一定律 某一过程，系统从外界吸热 Q ，对外界做功 A，系统内能从初始态 E1变为 E2，则由能量守恒： 系统吸收热量，Q0 ；系统放出热量，Q0 ； 系统对外作正功，A0；系统对外作负功，A0； 系统内能增加， ?E0；系统内能减少，?E0。 规定 热力学第一定律 9-2-2 热力学第一定律 微分形式：　对无限小过程 对于准静态过程，如果系统对外作功是通过体积的变化来实现的，则 热力学第一定律另一表述： 制造第一类永动机 (能对外不断自动作功而不需要消耗任何燃料、也不需要提供其他能量的机器) 是不可能的。 （1）内能增量、功、热量 （2）热力学第一定律 四个等值过程: （9-3） 等值过程应掌握的内容 (1)过程方程 (2)内能增量 (3)系统对外做功 (4)系统吸收的热量 (5)摩尔热容量的大小 (6)曲线图，会根据过程曲线判断该过程 是吸热还是放热。 一.等体过程 （1）过程方程：V=恒量， （2）做功：dV=0，dA = pdV=0， 等体过程中，外界传给系统的热量全部用来增加系统的内能，系统对外不作功。 （4）吸热 （3）内能增量 （5）理想气体的定体（容）摩尔热容量： T2 T1 p V 0 a b 该过程为吸热过程 （6）过程曲线 二. 等压过程 （1）过程方程：p=恒量 （2）做功： （3）内能增量： （4）吸热 （4）理想气体的定压摩尔热容量： 迈耶公式 1 2 p 2 1 O V V V 等压过程中系统吸收的热量一部分用来增加系统的内能，一部分用来对外做功。 （5）曲线图： 热容比 该过程为吸热过程 三. 等温过程 （1）过程方程： T=恒量 （3）