物理基础课件-热力学过程.pptVIP

9-1 热力学过程 热力学系统的状态随时间变化，就称为系统经历了一个热力学过程。 准静态过程：过程进行中的每一时刻，系统都处于平衡态。这是一种理想过程。（平衡过程） 气体 活塞 砂子 1 2 一、 功（过程量） 功是能量传递和转换的量度，它引起系统热运动 状态的变化 . 准静态过程功的计算 注意：作功与过程有关 . 宏观 运动能量 热运动能量 9.2 功 热量 上式的值与 、 以及过程中系统的压强与体积的关系 有关。即功是一个过程量，与积分路径有关。 三 热 量（过程量） 通过传热方式传递能量的量度，系统和外界之间存在温差而发生的能量传递 . 1）过程量：与过程有关； 2）等效性：改变系统热运动状态作用相同； 宏观运动 分子热运动 功 分子热运动 分子热运动 热量 3）功与热量的物理本质不同 . 1卡 = 4.18 J ， 1 J = 0.24 卡 功与热量的异同 作机械功改变系统 状态的焦耳实验 A V 作电功改变系统 状态的实验 三、 内能 实验证明系统从 A 状态变化到 B 状态，可以采用做功和传热的方法，不管经过什么过程，只要始末状态确定，做功和传热之和保持不变 . 2 A B 1 * * 2 A B 1 * * 系统内能的增量只与系统起始和终了状态有关，与系统所经历的过程无关 . 理想气体内能 : 表征系统状态的单值函数 ,理想气体的内能仅是温度的函数 . 2 A B 1 * * 2 A B 1 * * 9.3 热力学第一定律及其应用 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做功 . 准静态过程 1 2 * * 9.3 .1 热力学第一定律 1）能量转换和守恒定律 . 第一类永动机是不可能制成的 . 2）实验经验总结，自然界的普遍规律 . + 系统吸热 系统放热 内能增加 内能减少 系统对外界做功 外界对系统做功 第一定律的符号规定 物理意义 2、对于准静态过程，热力学第一定律可表示为： 说明： 1、对于微小过程 3、对于理想气体的准静态过程，热力学第一定律可表示为： 计算各等值过程的热量、功和内能的理论基础 （1） （理想气体的共性） （2） 解决过程中能 量转换的问题 （3） （理想气体的状态函数） （4） 各等值过程的特性 . 9.3.2 热力学第一定律的应用 一、等容过程 3.P-V 图 4.内能增量： 等容过程：系统吸收的热量完全转化为系统的内能。 二、等压过程 1 2 3.P-V 图 4.内能增量： 三、 热 容 热容表示系统温度变化与系统吸收的热量之间的关系。用可表示如下： 当系统的物质的量为1mol时，其热容称为摩尔热容（J /mol . K）；当系统的质量为1kg时，其热容称为比热容（J /kg . K） 由于热量是一个过程量，因此对应不同的过程有不同的热容。最常用的有：等容热容和等压热容。 1、1mol物质，在没有化学反应和相变的条件下，等容过程中的热容称为等容摩尔热容。 即：理想气体的等容摩尔热容与温度无关，只与分子的自由度有关。 对于理想气体的准静态过程 2、1mol物质，在没有化学反应和相变的条件下，等压过程中的热容称为等压摩尔热容。 对于理想气体的准静态过程 理想气体的等压摩尔热容也与温度无关，只与分子的自由度有关。 3、等压摩尔热容与等容摩尔热容之比称为摩尔热容比，即： 理想气体的内能增量（不论任何过程） 理想气体的等容过程所吸收的热量 理想气体的等压过程所吸收的热量 四、等温过程 3.P-V 图 4.内能增量： 1 2 等温过程，系统吸收的热量全部用于对外做功。 例1、 质量为2.8×10-3kg的氮气，压强1atm，温度 270C，先在体积不变的情况下，使其压强增至 3 atm，再经过等温膨胀使其压强降至1atm，然后在等压（ 1atm）下将其体积压缩一半。求：在全部过程中内能的变化、所作的功和吸收的热量；并将气体的变化过程在 P-V 图中画出。 解：过程曲线如图。 1 2 3 4 P V V1 V4 V3 P1 P2 利用过程方程 1、1 2为等容过程 2、2 3为等温过程 利用过程方程 3、3 4为等压过程 1 2 3 4 P V V1 V4 V3 P1 P2 利用过程方程 整个过程的内能的增量、功、热量： z.