A32_热力学第一定律.pptVIP

热力学是研究热现象的宏观理论，根据实验总结出来的热力学定律，用严密的逻辑推理的方法，研究宏观物体的热力学性质。 热力学不涉及物质的微观结构，它的主要理论基础是热力学定律。 第二章 热力学第一定律 目录 §1 热力学过程 热量 §2 热力学第一定律 §3 热容、等值过程 §4 绝热过程 §5 多方过程 §6 循环过程 卡诺循环 热力学第一定律是包括了热现象在内的能量守恒定律； 热力学第二定律讨论热功转换的条件和热力学过程的方向性问题。 一、热力学过程 当系统的状态随时间变化时，我们就说系统在经历一个热力学过程，简称过程。 推进活塞压缩汽缸内的气体时，气体的体积、密度、温度或压强将会发生变化 §1 热力学过程 热量 （1）按系统状态的变化与外界的关系 自发过程 ：不借助外界的帮助，自动进行的过程 比如热量从高温物体传到低温物体的过程。 非自发过程：在外界的帮助下进行的过程 比如热量从低温物体传到高温物体，需要外界做功。 （2）按系统变化的中间的状态是否平衡态 准静态过程、非准静态过程 （3）按系统状态的进行的特征 等体过程、 等压过程、等温过程、绝热过程 2、准静态过程(quasi-static Process ) 如果一个热力学系统过程在始末两平衡态之间所经历的之中间状态，可以近似当作平衡态，则此过程为准静态过程。 系统的准静态变化过程可用pV 图上的一条曲线表示，称之为过程曲线。 1、非静态过程 在热力学过程的发生时，系统往往由一个平衡状态经过一系列状态变化后到达另一平衡态。如果中间状态为非平衡态，则此过程称非静态过程或非平衡过程。 从平衡态破坏到新平衡态建立所需的时间称为弛豫时间。 准静态过程只有在进行的“无限缓慢”的条件下才可能实现。是对实际过程的理想化。 对于实际过程则要求系统状态发生变化的特征时间远远大于弛豫时间才可近似看作准静态过程。 状态1 状态2 二、 准静态过程的功 当气体作无摩擦的准静态膨胀或压缩时，为了维持气体的平衡态，外界的压强必然等于气体的压强，否则，系统将失去平衡。 气体膨胀时，系统对外界作功 W0 气体压缩时，外界对系统作功 W0 作功是改变系统内能的一种方法 本质：机械运动→分子热运动 V O P dV V1 V2 面积=总功0 三、 热量 系统与外界之间由于存在温度差而传递的能量叫做热量。 加热水，外界向系统传递热量，系统内能增大 单位：焦耳 J 热传导本质：分子热运动→分子热运动 系统对外界所作的功等于pV 图上过程曲线下面的面积 做功与过程有关 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作功。 本质上，热力学第一定律是包括热现象在内的能量守恒定律。 对于微小过程 §2 热力学第一定律 做功和热传递都可以使系统的内能发生改变，三者间有什么关系？ 对任何物质的任何过程都普遍成立。 符号规定： 功 W： 正号：系统对外界作功 负号：外界对系统作功 热量Q：正号：系统从外界吸收热量 负号：系统向外界放出热量 内能ΔE：正号：系统能量增加 负号：系统能量减小 第一类永动机不需要外界提供能量，也不需要消耗系统的内能，但可以对外界作功。 热力学第一定律的另一种表述：第一类永动机是不可能造成的。 第一类永动机违反了能量守恒定律，因而是不可能实现的 1、热容：使物质温度升高1K所需要的热量 2、比热容：单位质量的热容 §3 热容、等值过程 一个系统温度升高dT时，如果它吸收的热量为 dQ,则系统的热容量定义为： 3、摩尔热容： 1mol 的理想气体温度升高1K所吸收的热量 固体热容 固体原子振动的平均能量为 1mol晶体的内能为 晶体的摩尔热容 同一系统，在不同过程中的热容量有不同的值，常用的有定容热容量Cv与定压热容量CP 一、热容 二、等体过程 定体摩尔热容 1、等体过程 过程曲线：在PV图上是一条平行于p 轴的直线，叫等体线。 内能、功和热量的变化 系统对外界不作功，系统吸收的热量全部用来增加系统的内能。 过程方程： 理想气体的体积保持不变，V=const 2、定体摩尔热容 1mol理想气体在等体过程中，温度升高1K时所吸收的热量 等体过程的热量公式 系统吸收热量 系统放出热量 气体内能的增量 三、等压过程 定压摩尔热容 1、等压过程 过程曲线：在PV 图上是一条平行于V 轴的直线，叫等压线。 内能、功和热量的变化 过程方程： 理想气体的压强保持不变，p=const 2、定压摩尔热容 1mol理想气体在等压过程中，温度升高1K时所吸收的热量 等压过程的热量公式