1、 第06-1講 熱力學第一定律 第06-2講 絕熱過程 循環過程 第06-3講 熱力學第二定律本章分三講6-1 6-1 氣體物態參量氣體物態參量 平衡態平衡態 理想氣體物態方程理想氣體物態方程6-2 6-2 準靜態過程準靜態過程 功功 熱量熱量 6-3 6-3 內能內能 熱力學第一定律熱力學第一定律6-4 6-4 熱力學第一定律在等值過程中的運用熱力學第一定律在等值過程中的運用課本課本 pp177185 pp177185；練習冊；練習冊 第二十單元第二十單元第06-1講熱力學第一定律本次課內容重新組合本次課內容重新組合一一 氣體的物態參量氣體的物態參量( p,V,T )( p,V,T )1)1

2、)氣體壓強氣體壓強p21Pa1N m 2) 體積體積V :33331m10 L10 dm51atm1.013 10 Pa 3) 3) 溫度溫度T:T:273.15Tt6-1 6-1 氣體物態參量氣體物態參量 平衡態平衡態MpVRT二二 平衡態平衡態 實踐上的處置：實踐上的處置： 1 ) 1 ) 能否可看作平衡態？足夠長時間能否可看作平衡態？足夠長時間 2 ) 2 ) 詳細處置詳細處置 - - 分小段分小段 3 ) 3 ) 遠離平衡態遠離平衡態 - - 非線性非線性 耗散構造耗散構造三、準靜態過程三、準靜態過程恣意時辰的中間態無限接近恣意時辰的中間態無限接近于一個平衡態，于一個平衡態，“無限緩慢

3、無限緩慢氣體氣體砂堆砂堆準靜態過程準靜態過程p-V 圖上的一個點.p-V 圖上的一段曲線.pV( ,)p V To一、內能一、內能 功和熱量功和熱量 實踐氣體內能：實踐氣體內能： 一切分子熱運動的動能和分子間勢能的總和。一切分子熱運動的動能和分子間勢能的總和。理想氣體內能理想氣體內能: :2M iERT 內能是形狀量內能是形狀量, ,是溫度是溫度T T 的單值函數。的單值函數。6-2 6-2 準靜態過程準靜態過程 功功 熱量熱量 內能是形狀參量內能是形狀參量T T、V V的單值函數。的單值函數。 系統內能改動的兩種方式系統內能改動的兩種方式: 做功可以改動系統的形狀做功可以改動系統的形狀 摩擦

4、升溫機械功、電加熱電功摩擦升溫機械功、電加熱電功 功是過程量功是過程量 熱量傳送可以改動系統的內能熱量傳送可以改動系統的內能 熱量是過程量熱量是過程量使系統的形狀改動，傳熱和作功是等效的。使系統的形狀改動，傳熱和作功是等效的。 a) b) 作功是經過物體作有規那么的宏觀運動來完成的。作功是經過物體作有規那么的宏觀運動來完成的。經過作功來實現物體的有規那么宏觀運動與系統內部經過作功來實現物體的有規那么宏觀運動與系統內部分子無規那么運動之間的轉換，從而改動系統的內能。分子無規那么運動之間的轉換，從而改動系統的內能。 傳送熱量是經過分子之間的無規那么運動來完傳送熱量是經過分子之間的無規那么運動來完成

5、的。經過傳送熱量來實現系統外分子無規那么成的。經過傳送熱量來實現系統外分子無規那么運動與系統內分子無規那么運動之間的轉換，從運動與系統內分子無規那么運動之間的轉換，從而改動系統的內能。而改動系統的內能。這條曲線的方程稱為過程方程，這條曲線的方程稱為過程方程，準靜態過程是一種理想的極限。準靜態過程是一種理想的極限。三、準靜態過程的功和熱量三、準靜態過程的功和熱量 當活塞挪動微小位移當活塞挪動微小位移dl時，時，系統對外界所作的元功為：系統對外界所作的元功為：pdVpSdlFdldA 系統體積由系統體積由V1變為變為V2，系統對外界作總功為：，系統對外界作總功為：21VVpdVdAA 體積功的計算

6、體積功的計算: :dleppSF光光滑滑1. 準靜態過程中的功準靜態過程中的功: a) 公式適用條件公式適用條件: : 1 ) 1 ) 準靜態過程。準靜態過程。 2 ) 2 ) 外界壓力堅持恒定情況下的非準靜態過程外界壓力堅持恒定情況下的非準靜態過程, ,此此時時P P應了解為外界壓強。應了解為外界壓強。如：氣體的自在膨脹過程中，系統對外作的功如：氣體的自在膨脹過程中，系統對外作的功A A0 0 3 ) 3 ) 無論是準靜態過程，還是無論是準靜態過程，還是非準靜態過程，體積不變時，都非準靜態過程，體積不變時，都有有A A0 0b)b)功的圖示：功的圖示：PABV0dVP* 功的大小等于功的大小

7、等于PVPV圖上過程曲圖上過程曲線下的面積。線下的面積。* 功是過程量功是過程量1V2V11VVPdVPdV)TT(CMMQmmol12 Cm (摩爾熱容摩爾熱容)：1mol物質升高物質升高1K所吸收的熱量所吸收的熱量熱容法熱容法:dTCMMdQmmol 利用熱力學第一定律利用熱力學第一定律:2. 準靜態過程中熱量的計算準靜態過程中熱量的計算: a ) b ) WEEQ12 系統從外界吸收的熱量系統從外界吸收的熱量,一部分使系統的內能添一部分使系統的內能添加加, 另一部分使系統對外界做功另一部分使系統對外界做功 .21dVVVpEQ準靜態過程準靜態過程VpEWEQddddd微小過程微小過程6-

8、3 熱力學第一定律熱力學第一定律一、熱力學第一定律一、熱力學第一定律系統從外界吸收的熱量系統從外界吸收的熱量. .Q:Q:：系統對外界作的功：系統對外界作的功12 EEE 系統內能的增量系統內能的增量 a能量轉換和守恒定律能量轉換和守恒定律 . 第一類永動機是不第一類永動機是不能夠制成的能夠制成的 . b實驗閱歷總結，自然界的普遍規律實驗閱歷總結，自然界的普遍規律 .WEWEEQ12+12EE 系統吸熱系統吸熱系統放熱系統放熱內能添加內能添加內能減少內能減少系統對外界做功系統對外界做功外界對系統做功外界對系統做功第一定律的符號規定第一定律的符號規定QW物理意義物理意義6-4 、熱力學第一定律在

9、理想氣體等值過程中的運用、熱力學第一定律在理想氣體等值過程中的運用T2T1pV0ab 等體過程中，外界傳給氣體的熱量全部用來添等體過程中，外界傳給氣體的熱量全部用來添加氣體的內能，系統對外不作功。加氣體的內能，系統對外不作功。等體過程等體過程: 特征特征: dV=0功：功： A0TRiMEQ2由熱力學第一定律得：由熱力學第一定律得：一一. 熱力學第一定律在理想氣體等值過程中的運用熱力學第一定律在理想氣體等值過程中的運用 等壓過程中系統吸收的熱量一部分用來添加等壓過程中系統吸收的熱量一部分用來添加系統的內能，一部分用來對外做功。系統的內能，一部分用來對外做功。12p21OVVVRTMMpVmol

10、 等壓過程等壓過程 : 特征特征: dP=0)TT(RMM)TT(RiMM)VV(pEQmolmolp1212122 )VV(ppdVAVVp1221 )TT(RMMmol12 3. 等溫過程等溫過程: 特征特征: d T=0 dE=0VRTMmp21dVVTVpWQ12),(11TVp),(22TVp1p2p1V2VpVoVdVpWQTddd212112lnlnVVVPMMWPdVRTRTVP二二. 氣體的摩爾熱容量氣體的摩爾熱容量dTdQC 1摩爾物質溫度升高摩爾物質溫度升高1K時所吸收的熱量稱為該物質時所吸收的熱量稱為該物質的摩爾熱容，用的摩爾熱容，用C來表示來表示:1.摩爾熱容量的定義

11、摩爾熱容量的定義:11 molKJ單位：單位：VV)dTdQ(C V)dTdE( RdTidE2 理想氣體理想氣體理想氣體的內能另表述理想氣體的內能另表述VmolMEC TMRiCV2RRR262523剛性單原子剛性單原子剛性雙原子剛性雙原子剛性多原子剛性多原子1.) 理想氣體的定體摩爾熱容理想氣體的定體摩爾熱容:2、理想氣體的摩爾熱容量、理想氣體的摩爾熱容量:邁耶公式邁耶公式 在等壓過程，溫度升高在等壓過程，溫度升高1度時，度時，1mol理想氣體理想氣體多吸收多吸收8.31J的熱量，用來轉換為膨脹時對外做功。的熱量，用來轉換為膨脹時對外做功。3.) 比熱容比比熱容比:2. ) 理想氣體的定壓摩爾熱容理想氣體的定壓摩爾熱容摩爾數為摩爾數為 的理想氣體在等壓過程中吸收的熱量為的理想氣體在等壓過程中吸收的熱量為: :TCMQdTCMdQPPP12iiCCVP2 2PPVdQdEPdViCCRRdTdTM單單: :5 .12VC8 .20pC雙雙: :8 .20VC1 .29pC例例:某理想氣體的某理想氣體的p-V關系如下圖，關系如下圖，由初態由初態a經準靜態過程直線經準靜態過程直線ab變到變到終態終態b