大学物理 热学课件 第四章.pptVIP

（三）多方过程 实际中的准静态过程可能与上面讨论的过程有偏差。一般来讲。理想气体的实际过程可以写为多方过程 m 为多方指数。 等压：m = 0，等温：m = 1，等体： ，绝热： 做功： 传热 内能： 由第一定律： 当 时热容为负值。 Cm—m 曲线 原因： 根据热力学第一定律 ?U = ?Q + W , 如果 ?Q 0, W 0, 且 W |?Q|, 则 ?U 0, 从而 ?T 0 . 例：超新星爆发，陨石。 如果 ?Q 0, W 0, 但 |W| ?Q, 则 ?U 0, 从而 ?T 0. 例：1 mol 单原子分子理想气体经历如图所示的过程 ab（一直线段），试讨论由a 到b 的过程中系统的吸放热情况。 由a 到 b 的过程方程可以假设为： 由状态方程，得 因为K0, 必存在一点 h，其体积为Vh，对应的温度最高。 在 a ? h 段，dT 0; 由第一定律 知 在 h ? b 段，dT 0; 由第一定律 知 正负取决于两项的相对大小。 由 a ? h ? b 的连续性知，在 h ? b 段存在一点 e 使得 h—e段dQ 0; e—b 段 dQ 0; 即在 e 点 dQ = 0 。 绝热 线性 代入 解得 代入具体数据得， 那么，由 a ? b 的过程中，系统在 a ? e 段吸热，在 e ? b 段放热。 由热力学第一定律得 代入具体数据得 Qa ?e = 225 J, Qe ? b = -25 J. 第四节 循环过程和卡诺循环 （一）循环过程 如果一个系统由某个状态出发，经过任意的一系列过程，最后又回到原来的状态，这样的过程称为循环过程。 对可压缩两参量系统，如果其循环过程是准静态的，则可在p-V图上标示为一条闭合曲线，如图示。 符号约定：顺时针为正，逆时针为负。 正循环：W’ 0, 系统对外界作功 热机 逆循环：Q 0, 系统向外界放热 制冷机 第一定律： 循环的性质：内能不变 * 第四章 热力学第一定律(First Principle of Thermodynamics) 第一节 热力学第一定律 热力学第一定律是能量守恒定律在涉及热现象宏观过程中的具体表现。表现形式：温度，内能。 无序运动的能量怎样向有序运动转移？这种转移有什么规律？是本章的主要研究内容。 注意：热力学第一定律不能完全描述能量转移规律。完全描述需要热力学第二定律。另外，要把整个描述系统公理化（自恰系统），还需要热力学第三定律。 （一）能量守恒定律 能量有多种形式：机械能、电能、磁能、化学能、引力势能、弹性势能、表面能、热能、...；他们能够互相转化。 18世纪末： 瓦特的蒸汽机， 热能 机械能 1800年： 伏打电池， 化学能 电能 拉瓦锡、李比希提出： 食物的化学能 动物体热，活动能量 1821年：塞贝克发现温差电现象， 热能 电能 1831年：法拉第发现电磁感应现象，电能 磁能 1840年：焦耳发现电流的热效应， 电能 热能 能量的存在及转化形式 能量守恒 1842年 迈耶 (Mayer) （医生）《化学与药物年鉴》提出机械能向热能转化中的能量守恒，并给出定量关系：1Cal = 3.57 J，但没有给出推导。1845年给出说明（自费发表）。1850年曾为此自杀未遂，1860年后获承认。 1840-1879年 焦耳 (Joule) 做了40年热功当量试验，得到：1 Cal = 4.157 J （现在数值：1 Cal= 4.184 J)。 1847年 霍姆霍兹 (H. Von Helmholtz) 提出能量守恒定律。投稿被拒后，自费出版。 1850年后，能量守恒定律被科学界普遍承认。 能量守恒定律的表述 自然界一切物体都有能量，能量有各种不同形式，它能从一种形式转化为另一种形式，从一个物体传递给另一个物体，在转化和传递的过程中能量的数量不变。 （二）功——力学作用下的能量转移 作用形式： 热力学系统中的力学作用形式多样，如：压强、 表面张力、 弹性力、 电磁力、 等等。 作用效果： 使热力学系统的平衡条件被破坏，在系统状态变化过程中伴随有能量转移，其形式即：作功。 一些常见过程中元功的计算 作用力为广义力， 状态变化为广义位移，记 Y 为广义力，?X 为广义位移，则其元功为： 体积功 因为 无摩擦时， 符号：?W 0, 外界对气体作