[哲学]大学物理第一章三四五节.pptVIP

第三节 热力学第一定律 热力学能(内能) 热力学第一定律 能量守恒原理和热功当量 把能量守恒原理运用于热力学系统，就形成热力学第一定律。 热力学能（thermodynamic energy）又称内能U（internal energy） 它是指系统内部能量的总和。 系统总能量： 内能是系统的状态函数 热力学第一定律 数学表达式： 热力学第一定律的表述 第一种:能量守恒与转化定律在热现象领域内所具有的特殊形式，说明热力学能、热和功之间可以相互转化，但总的能量不变。 第四节 可逆过程与体积功 体积功 功与过程 可逆过程 目的和要求 掌握可逆过程和最大功的概念及热力学第一定律的数学表达式。 掌握体系各种变化过程体积功的计算。 重点和难点 重点：可逆过程的概念及特点。 难点：可逆过程的概念及特点。 体积功的计算 定义：因系统的体积变化而引起的系统与环境之间交换的功。 功与过程: 公式推导: δW = -F·dl= -pe·A·dl = -pe·dV 恒定外压膨胀（pe保持不变） 一次膨胀： 多次等外压膨胀 pe比pi小一个无限小的膨胀(准静态膨胀) 三种途径膨胀过程作功比较 恒外压压缩过程 2.多次等外压压缩 3. pe比pi大一个无限小的压缩(准静态压缩) 三种途径压缩过程作功比较 可逆过程（reversible process） 可逆过程 可逆过程 可逆过程特点 无限小变化进行，无限接近平衡态； 沿原来相反途径可使系统和环境恢复原状； 等温可逆膨胀系统对外作最大功，等温可逆压缩环境作最小功。 例题：今有2mol H2,起始体积为15×10-3m3,若在恒定温度298.2K时，经下列过程膨胀至终态体积为50×10-3m3，试计算各过程的W. a.自由膨胀； b.反抗恒定外压100kPa膨胀； c.可逆膨胀。（H2可视为理想气体） 第五节 焓(enthalpy) 1.等容热效应 QV 封闭系统，非体积功为零时的等容过程： 对于微小变化： 3.焓的导出： 令焓 H = U + pV，则： 例1-4 试求下列个过程的Q、W、ΔU和ΔH，并比较计算结果得出什么结论？ （1）将1mol水在373K、pθ＝100kPa下蒸发。设气体为理想气体，吸热2259J/g. (2) 始态与（1）相同，当外界压力恒定为pθ/2时，将水蒸发，然后再将此水蒸气（373K、 pθ/2 ）恒温可逆压缩为373K、pθ的水蒸气。 （3）将1mol H2O在373K、pθ下突然放在373K的真空箱中，水蒸气立即充满整个真空箱（设水全部气化），测得其压力为pθ。 小结 ?U = Q + W 内能U和焓H是状态函数 H = U + pV 体积功与可逆过程 * 热和功的转换关系： 1 J = 0.239 Cal 1 cal = 4.1840 J 研究宏观静止系统 U=f(T, V) U=f(T, p) U是系统的状态函数 dU是全微分 ?U = Q + W 对微小变化： dU =?Q + ?W 第二种:第一类永动机是不可能制成的。 等容过程, dV ＝ 0 δW = -pe·dV ＝ 0 , W = 0 自由(真空)膨胀， pe＝ 0 δW = -pe·dV ＝ 0 , W = 0 准静态过程中，系统对外作功最大。 1.一次等外压压缩 准静态压缩过程中，压缩功最小。 We,3 = - We,3’ p1,V1,T p2,V2,T We,3 We,3’ 对循环过程 W=We,3+We,3’=0 ΔU=0 Q=0 等温可逆膨胀 等温可逆压缩 2.等压热效应Qp 等压，不作非体积功时， 积分 a. H=U + pV, H是系统的状态函数. b. 对不作非体积功的等压过程， *