1、第三章第三章 熱力學第一定律熱力學第一定律 3.1 準靜態過程準靜態過程 3.2 功、熱、內能功、熱、內能 3.3 熱力學第一定律熱力學第一定律 3.4 熱容量熱容量 3.5 理想氣體的絕熱過程理想氣體的絕熱過程 3.6 循環過程循環過程 3.7 卡諾循環卡諾循環 3.8 致冷機致冷機 3.1 準靜態過程準靜態過程 Quasi-static process 過程中的每一狀態都是平衡態過程中的每一狀態都是平衡態 (Equilibrium state ) 系統狀態的變化就是過程。系統狀態的變化就是過程。不受外界影響時，系統的宏觀性質不隨時間改變。不受外界影響時，系統的宏觀性質不隨時間改變。舉例舉例

2、1：外界對系統做功：外界對系統做功u過程無限緩慢過程無限緩慢非平衡態到平衡態的過渡時間，非平衡態到平衡態的過渡時間，即弛豫時間，約即弛豫時間，約 10 -3 秒秒 ，如果，如果實際壓縮一次所用時間為實際壓縮一次所用時間為 1 秒，秒，就可以說就可以說 是準靜態過程。是準靜態過程。 外界壓強總比系統壓強大一小量外界壓強總比系統壓強大一小量 P ， 就可以就可以 緩慢壓縮。緩慢壓縮。舉例舉例2：系統（初始溫度：系統（初始溫度 T1）從）從 外界吸熱外界吸熱系統系統T1T1+TT1+2TT1+3TT2從從 T1 T2 是準靜態過程是準靜態過程 系統系統 溫度溫度 T1 直接與直接與 熱源熱源 T2接

3、觸，最終達到熱平衡，接觸，最終達到熱平衡，不是不是 準靜態過程。準靜態過程。u因為狀態圖中任何一點都表示因為狀態圖中任何一點都表示系統的一個平衡態，故準靜態系統的一個平衡態，故準靜態過程可以用系統的狀態圖，如過程可以用系統的狀態圖，如P-V圖（或圖（或P-T圖，圖，V-T圖）中圖）中一條曲線表示，反之亦如此一條曲線表示，反之亦如此。 VPo等溫過程等溫過程等容過程等容過程等壓過程等壓過程循環過程循環過程3.2 功、熱、內能功、熱、內能(Work, Heat, Internal energy) 做功可以改變系統的狀態做功可以改變系統的狀態 摩擦升溫（機械功）、電加熱（電功）摩擦升溫（機械功）、電

4、加熱（電功） 功是過程量功是過程量摩擦功：摩擦功：dwf dlr電功：電功：dwIUdtUdq通常：通常：微量功微量功 = 廣義力廣義力 廣義位移廣義位移準靜態過程氣體對外界做功：準靜態過程氣體對外界做功：dw PdVPV12W總功：總功：wdwPdVVV12u系統和外界溫度不同，就會傳熱，或稱能量交換，系統和外界溫度不同，就會傳熱，或稱能量交換， 熱量傳遞可以改變系統的狀態。熱量傳遞可以改變系統的狀態。微小熱量微小熱量 ：dQ 0 表示系統從外界吸熱；表示系統從外界吸熱；0則為正循環；則為正循環； 反之為逆循環。反之為逆循環。u正循環過程對應熱機，正循環過程對應熱機， 逆逆循環過程循環過程

5、對應致冷機。對應致冷機。熱機效率：熱機效率：(efficiency) WQQQ1211致冷系數：致冷系數：(Coefficient of performance)wQWQQQ2212u循環為準靜態過程，在狀循環為準靜態過程，在狀態圖中對應閉合曲線。態圖中對應閉合曲線。V例，在例，在P-V圖圖P正循環正循環逆循環逆循環3.7 卡諾循環卡諾循環(Carnot cycle)Q1Q2W高溫熱庫高溫熱庫T1低溫熱庫低溫熱庫T2工質工質準靜態循環，準靜態循環，工質工質為為理想氣體，只和兩個理想氣體，只和兩個恒溫熱庫交換熱量。恒溫熱庫交換熱量。PVT1T2卡諾循環的熱機效率：卡諾循環的熱機效率：121TT3.8 致冷機致冷機(Refrigerator)Q1Q