1、13-1 13-1 準靜態過程準靜態過程 功功 熱量熱量物理學物理學第五版第五版第十三章第十三章 熱力學基礎熱力學基礎熱學的研究對象和研究方法熱學的研究對象和研究方法熱學熱學: : 研究熱現象的理論研究熱現象的理論宏觀量宏觀量微觀量微觀量描述宏觀物體特性的物理量；如溫度、壓強、體描述宏觀物體特性的物理量；如溫度、壓強、體積、熱容量、熵等。積、熱容量、熵等。描述微觀粒子特征的物理量；如質量、速度、能量描述微觀粒子特征的物理量；如質量、速度、能量、動量等。、動量等。宏觀理論（熱力學）宏觀理論（熱力學）微觀理論（統計物理學）微觀理論（統計物理學）熱力學驗證統計物理學，統計物理學揭示熱力學本質熱力學驗

2、證統計物理學，統計物理學揭示熱力學本質觀察和實驗觀察和實驗力學規律力學規律, , 統計平均方法統計平均方法13-1 13-1 準靜態過程準靜態過程 功功 熱量熱量物理學物理學第五版第五版第十三章第十三章 熱力學基礎熱力學基礎2一一. . 準靜態過程準靜態過程 熱力學系統：熱力學系統：所研究的宏觀物體，如氣體，固所研究的宏觀物體，如氣體，固體，電介質等。簡稱系統，也叫做工作物質。體，電介質等。簡稱系統，也叫做工作物質。 外界外界：與熱力學系統相互作用的環境與熱力學系統相互作用的環境。本章主要將理想氣體作為所研究的熱力學系統本章主要將理想氣體作為所研究的熱力學系統。13-1 13-1 準靜態過程準

3、靜態過程 功功 熱量熱量物理學物理學第五版第五版第十三章第十三章 熱力學基礎熱力學基礎平衡態平衡態u宏觀性質不變宏觀性質不變u不受外界影響不受外界影響在沒有外界影響的情況下，系統各部分的宏觀性質在在沒有外界影響的情況下，系統各部分的宏觀性質在長時間內不發生變化的狀態。長時間內不發生變化的狀態。r說明說明(1) 不受外界影響是指系統與外界沒有能量和粒子不受外界影響是指系統與外界沒有能量和粒子交換。如：交換。如： 兩頭處于冰水、沸水中的金屬棒兩頭處于冰水、沸水中的金屬棒是一種穩定態，而不是平衡態；是一種穩定態，而不是平衡態；處于重力場中氣體系統的粒子數密處于重力場中氣體系統的粒子數密度隨高度變化，

4、但它是平衡態。度隨高度變化，但它是平衡態。低溫低溫T T2 2高溫高溫T T1 1平衡態：系統內各個狀態參量都不再隨時間而變化，且系統與外界不存在物質與能量的交換，則系統達到平衡態。穩定態：狀態參量不隨時間改變，但系統可與外界進行能量交換。13-1 13-1 準靜態過程準靜態過程 功功 熱量熱量物理學物理學第五版第五版第十三章第十三章 熱力學基礎熱力學基礎(3) 平衡態的氣體系統宏觀量可用一組確定平衡態的氣體系統宏觀量可用一組確定的值的值(p,V,T)表示表示。(4) 平衡態是一種理想狀態。平衡態是一種理想狀態。(2) 平衡是熱動平衡平衡是熱動平衡。理想氣體的狀態方程理想氣體的狀態方程氣體的狀

5、態方程氣體的狀態方程),(VpfTRTPVRTMmpV 理想氣體的狀態方程理想氣體的狀態方程（克拉珀龍方程）（克拉珀龍方程）混合氣體的理想氣體的狀態方程混合氣體的理想氣體的狀態方程13-1 13-1 準靜態過程準靜態過程 功功 熱量熱量物理學物理學第五版第五版第十三章第十三章 熱力學基礎熱力學基礎5一一. . 準靜態過程準靜態過程 非靜態過程非靜態過程：中間狀態為非平衡態的過程中間狀態為非平衡態的過程。 準靜態過程準靜態過程：系統在始末兩個平衡態之間所經歷系統在始末兩個平衡態之間所經歷的過程無限緩慢，的過程無限緩慢，在過程進行的每一時刻，系統都無在過程進行的每一時刻，系統都無限地接近平衡態限地

6、接近平衡態，這樣的變化過程即為準靜態過程，這樣的變化過程即為準靜態過程。 根據中間狀態的不同，熱力學過程可以分為非根據中間狀態的不同，熱力學過程可以分為非靜態過程和準靜態過程靜態過程和準靜態過程。熱力學過程：熱力學過程：系統從某狀態開始經歷一系列的中間狀態到達系統從某狀態開始經歷一系列的中間狀態到達另一狀態的過程。另一狀態的過程。無限緩慢進行的過程是準靜態過程無限緩慢進行的過程是準靜態過程, ,準靜態過程是理想過程準靜態過程是理想過程1 12 213-1 13-1 準靜態過程準靜態過程 功功 熱量熱量物理學物理學第五版第五版第十三章第十三章 熱力學基礎熱力學基礎6一一 準靜態過程準靜態過程（理

7、想化的過程）（理想化的過程） 從一個平衡態到另一平衡態所經過的每從一個平衡態到另一平衡態所經過的每一中間狀態均可近似當作平衡態的過程一中間狀態均可近似當作平衡態的過程 .氣體氣體活塞活塞砂子砂子),(111TVp),(222TVp1V2V1p2ppVo1213-1 13-1 準靜態過程準靜態過程 功功 熱量熱量物理學物理學第五版第五版第十三章第十三章 熱力學基礎熱力學基礎準靜態過程在狀態圖上準靜態過程在狀態圖上可用可用一條曲線表示一條曲線表示, 如圖如圖。過程進行時間過程進行時間 t 弛豫時間弛豫時間例如實際汽缸的壓縮過程例如實際汽缸的壓縮過程 = 10 -3 10 -2s實際過程的處理實際過

8、程的處理準靜態過程準靜態過程VpO準靜態過程的特點：準靜態過程的特點：可用狀態參量的變化描述過程。可用狀態參量的變化描述過程。Relaxation time :系統由不穩定定態趨于某穩定定態所需要系統由不穩定定態趨于某穩定定態所需要的時間的時間。13-1 13-1 準靜態過程準靜態過程 功功 熱量熱量物理學物理學第五版第五版第十三章第十三章 熱力學基礎熱力學基礎8二二 功功（過程量）（過程量） 1 功是能量傳遞和轉換的量度，它引功是能量傳遞和轉換的量度，它引起系統熱運動狀態的變化起系統熱運動狀態的變化.宏觀運動能量宏觀運動能量熱運動能量熱運動能量13-1 13-1 準靜態過程準靜態過程 功功

9、熱量熱量物理學物理學第五版第五版第十三章第十三章 熱力學基礎熱力學基礎92 準靜態過程功的計算準靜態過程功的計算lpSlFWdddVpWdd21dVVVpW注意：注意： 作功與過程有關作功與過程有關 .13-1 13-1 準靜態過程準靜態過程 功功 熱量熱量物理學物理學第五版第五版第十三章第十三章 熱力學基礎熱力學基礎101T2T21TT 三三 熱熱 量量（過程量過程量） 通過傳熱方式傳遞能量的量度，系統通過傳熱方式傳遞能量的量度，系統和外界之間存在溫差而發生的能量傳遞和外界之間存在溫差而發生的能量傳遞 .Q13-1 13-1 準靜態過程準靜態過程 功功 熱量熱量物理學物理學第五版第五版第十三

10、章第十三章 熱力學基礎熱力學基礎11（1）都是都是過程量：與過程有關；過程量：與過程有關；（2）等效性：改變系統熱運動狀態作用相同；等效性：改變系統熱運動狀態作用相同； 宏觀運動宏觀運動分子熱運動分子熱運動功功分子熱運動分子熱運動分子熱運動分子熱運動熱量熱量（3）功與熱量的物理本質不同功與熱量的物理本質不同 .1 cal = 4.18 J ， 1 J = 0.24 cal功與熱量的異同功與熱量的異同13-1 13-1 準靜態過程準靜態過程 功功 熱量熱量物理學物理學第五版第五版第十三章第十三章 熱力學基礎熱力學基礎12卡路里，是一個能量單位。1卡路里的能量或熱量可將1克水在一個大氣壓下的溫度升高1攝氏度。1卡路里約等于4.186焦耳(焦耳是物理學中常用的能量單位)。我們往往將卡路里與食品聯系在一起，但實際上它們適用于含有能量的任何東西。例我們往往將卡路里與食品聯系在一起，但實際上它們適用于含有能量的任何東西。例如，如，4升汽油含有約升汽油含有約3.1千萬卡路里的能量。千萬卡路里的能量。1個個“巨無霸巨無霸”大號漢堡中含有大號漢堡中含有246千卡的千卡的熱量，能夠駕車行駛熱量，能夠駕車行駛162米。米。1kg純水溫度升高或降低純水溫度升高或降低1攝氏度，所吸收或放出的熱量為攝氏度，所吸收或放出的熱量為1千卡。大卡就是千卡千卡。大卡就是千卡（正規說應該是千卡即（正規說應該是千