1、一、內能一、內能 功和熱量功和熱量實際氣體內能：實際氣體內能：所有分所有分子熱運動的動能子熱運動的動能和和分子間勢能分子間勢能的總和。的總和。理想氣體內能理想氣體內能RTiMMEmol2 內能是狀態量內能是狀態量, ,是狀態參量是狀態參量T的單值函數。的單值函數。7-1 7-1 內能內能 功和熱量功和熱量 準靜態過程準靜態過程內能是狀態參量內能是狀態參量T、V的單值函數。的單值函數。系統內能改變的兩種方式系統內能改變的兩種方式:1、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）、電加熱（電功） 功是過程量功是過程量2、熱量傳遞可以改變系統的

2、內能熱量傳遞可以改變系統的內能 熱量是過程量熱量是過程量使系統的狀態改變，傳熱和作功是等效的。使系統的狀態改變，傳熱和作功是等效的。1 cal = 4.18 J 1 J = 0.24 cal 當熱力學系統在外界影響下，從一個狀態到另一個狀態的當熱力學系統在外界影響下，從一個狀態到另一個狀態的變化過程，稱為變化過程，稱為熱力學過程熱力學過程，簡稱，簡稱過程過程。熱力學過程熱力學過程:2. 非靜態過程非靜態過程1.1.準靜態過程準靜態過程 二、準靜態過程二、準靜態過程準靜態過程：系統從一平衡態到另一平衡態，如果過程中所有準靜態過程：系統從一平衡態到另一平衡態，如果過程中所有中間態都可以近似地看作平

3、衡態的過程。中間態都可以近似地看作平衡態的過程。非靜態過程：系統從一平衡態到另一平衡態，過程中所有中間非靜態過程：系統從一平衡態到另一平衡態，過程中所有中間態為非平衡態的過程。態為非平衡態的過程。pV圖上，一點代表一個平衡圖上，一點代表一個平衡態，一條連續曲線代表一個準態，一條連續曲線代表一個準靜態過程靜態過程。這條曲線的方程稱為過程方程，準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。靜態過程是一種理想的極限。準靜態過程準靜態過程poV),(111TVpI),(222TVpII V1V2P1P2.試想一容器有某種氣體處于某種狀態，持續（如試想一容器有某種氣體處于某種狀態，持續（如:

4、 一粒一粒/秒）向秒）向活塞上輕放沙粒，則氣體從一種狀態變為另一狀態的過程可近活塞上輕放沙粒，則氣體從一種狀態變為另一狀態的過程可近視為準靜態過程。視為準靜態過程。放置沙粒放置沙粒一天以后一天以后三、準靜態過程的功和熱量三、準靜態過程的功和熱量當活塞移動微小位移當活塞移動微小位移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： 21VVpdVdAA1、體積功的計算、體積功的計算: :dleppSF光滑光滑,dA,dV00 系統對外作正功；系統對外作正功；,dA,dV00 系統對外

5、作負功；系統對外作負功；,dA,dV00 系統不作功。系統不作功。2、體積功的圖示、體積功的圖示 比較比較 a , b過程可知，功的數值不僅與初態和末態有關，過程可知，功的數值不僅與初態和末態有關，而且還依賴于所經歷的中間狀態，而且還依賴于所經歷的中間狀態，功與過程的路徑有功與過程的路徑有關關。 功是過程量功是過程量由積分意義可知，功的大小等于由積分意義可知，功的大小等于pV 圖上過程曲線圖上過程曲線p(V)下的下的“面積面積”。 21VVpdVA pVpba2VVdVV 1VIoII2p1ppdVdA元功：元功：由由I態到態到II態的功：態的功：準靜態過程中熱量的計算準靜態過程中熱量的計算2

6、、熱容法、熱容法1、利用熱力學第一定律、利用熱力學第一定律一、熱力學第一定律一、熱力學第一定律 某一過程，系統從外界吸熱某一過程，系統從外界吸熱 Q Q，對外界做功，對外界做功 A A，系統內，系統內能從初始態能從初始態 E E1 1變為變為 E E2 2，則由能量守恒：，則由能量守恒：E)A(Q AEQ Q0，系統吸收熱量；，系統吸收熱量；Q0, ,系統系統對外作正功；對外作正功；A0, ,系統內能系統內能增加，增加， E0 ; 放熱時，放熱時，Q0 .0 可可逆逆TdQ熱溫比的積分只取決于初、末狀態，與過程無關熱溫比的積分只取決于初、末狀態，與過程無關pVABO12021 ABBATdQT

7、dQ可可逆逆可可逆逆021 BABATdQTdQ可可逆逆可可逆逆 BABATdQTdQ21可可逆逆可可逆逆微小過程微小過程1、熵是熱力學系統的態函數熵是熱力學系統的態函數2、某一狀態的熵值只有相對意義某一狀態的熵值只有相對意義3、系統熵變只取決于始態和末態系統熵變只取決于始態和末態引入新的態函數引入新的態函數克勞修斯熵，用克勞修斯熵，用S 表示表示 BABAABTdQdSSS可可逆逆TdQdS可可逆逆 4、熵值具有可加性熵值具有可加性說明說明:pVABO12二、熵增加原理二、熵增加原理注意注意： 熵增加是指孤立系統的所有物體的熵之和的增加熵增加是指孤立系統的所有物體的熵之和的增加 孤立系統內個

8、別物體，熵也可能減少。孤立系統內個別物體，熵也可能減少。孤立系統中的可逆過程，其熵不變；孤立系統中的可逆過程，其熵不變；孤立系統中的不可逆過程，其熵要增加。孤立系統中的不可逆過程，其熵要增加。即自然過程進行的方向是熵增加的方向。即自然過程進行的方向是熵增加的方向。7-9 熱力學第二定律的統計意義熱力學第二定律的統計意義一、熱力學第二定律的微觀意義一、熱力學第二定律的微觀意義系統的熱力學過程就是大量分子無序運動狀態的變化系統的熱力學過程就是大量分子無序運動狀態的變化功變熱過程、熱傳遞過程、氣體自由膨脹過程功變熱過程、熱傳遞過程、氣體自由膨脹過程大量分子從大量分子從無序程度較小無序程度較小（或（或

9、有序有序）的運動狀態向）的運動狀態向無序程度大無序程度大（或（或無序無序）的運動狀態轉化）的運動狀態轉化熱力學第二定律的微觀意義熱力學第二定律的微觀意義一切自然過程總是沿著無序性增大的方向進行。一切自然過程總是沿著無序性增大的方向進行。2、玻爾茲曼熵、玻爾茲曼熵自然過程是向微觀狀態數（熱力學概率）自然過程是向微觀狀態數（熱力學概率） 增大的方向進行。增大的方向進行。引入引入態函數熵態函數熵 lnkS 在孤立系統中所進行的自然過程總是沿著熵增大的方向記性，平在孤立系統中所進行的自然過程總是沿著熵增大的方向記性，平衡態對應于熵最大的狀態，即衡態對應于熵最大的狀態，即熵增加原理熵增加原理。熵的微觀意義是系統內分子熱運動無序性的量度熵的微觀意義是系統內分子熱運動無序性的量