內(nèi)容：§6—1,§6—2,§6—3,§6—4（10分鐘）（（10分鐘）（20分鐘）（20分鐘）（20分鐘）（30分鐘）物態(tài)參量和平衡過程、理想氣體的物態(tài)方程熱力學過程內(nèi)能、功和熱量熱力學第一定律熱力學第一定律在等體和等壓過程中的應用要求：了解描述氣體的物態(tài)參量和平衡過程的概念；掌握理想氣體的物態(tài)方程；理解準靜態(tài)過程的概念；掌握內(nèi)能、功和熱量的概念；掌握定壓摩爾熱容和定容摩爾熱容的概念；掌握熱力學第一定律；掌握熱力學第一定律在等體和等壓過程中的應用。重點與難點：理想氣體的物態(tài)方程；熱力學第一定律；熱力學第一定律的應用。作業(yè)：問題：P218：1,2,5,6習題：P220：2,5,9,11預習：§6—5,§6—6第二部分熱學(ThermalPhysics)引言：熱學的研究對象和兩種研究方法熱學及其研究對象物質(zhì)的運動形式是多種多樣的。在力學部分我們研究了物質(zhì)最簡單的運動形態(tài) 機械運動。在本部分我們將研究物質(zhì)的熱運動(ThermalMotion)0通常的固體、液體和氣體都是宏觀物體(MacroscopicBody)。實驗和理論都已指出，宏觀物體具有微觀結(jié)構(gòu)，是由大量的微觀粒子(分子、原子等)所組成的。而這些微觀粒子在不停地作無規(guī)則的運動(RandomMotion)0微觀粒子的無規(guī)則的運動，稱為熱運動。宏觀物體的物理特征正是建立在微觀粒子熱運動的基礎上的。熱學是研究熱運動的規(guī)律及其對物質(zhì)宏觀性質(zhì)的影響，以及與物質(zhì)其他運動形態(tài)之間的轉(zhuǎn)化規(guī)律的物理學分支。研究熱力學有兩種方法按照研究方法的不同，熱學可分為兩門學科，即熱力學和統(tǒng)計物理學。它們從不同角度研究熱運動，二者相輔相成，彼此聯(lián)系又互相補充。微觀出發(fā) 統(tǒng)計物理學(StatisticalPhysics)統(tǒng)計物理學是研究物質(zhì)熱運動的微觀理論，它從“宏觀物質(zhì)系統(tǒng)是由大量微觀粒子組成的”這一基本事實出發(fā)。認為物質(zhì)的宏觀性質(zhì)是大量微觀粒子運動的集體表現(xiàn)，認為宏觀量是微觀量的統(tǒng)計平均值。優(yōu)點：它可以把熱力學的幾個基本定律歸結(jié)于一個基本的統(tǒng)計原理，闡明了熱力學定律的統(tǒng)計意義；缺點：由于對物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)所作的往往只是簡化的模型假設，因而所得到的理論結(jié)果往往只是近似的。氣體動理論：以氣體為研究對象。宏觀出發(fā) 熱力學(Thermodynamics)熱力學是研究物質(zhì)熱運動的宏觀規(guī)律，它以熱力學實驗定律為基礎，應用數(shù)學方法，通過邏輯推理和演繹，得出有關物質(zhì)各種宏觀性質(zhì)之間的關系，以及宏觀物理過程進行的方向和限度等方面的結(jié)論。優(yōu)點：結(jié)論具有很高的可靠性和普遍性；缺點：由于熱力學理論不涉及物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)和粒子的運動，把物質(zhì)看成是連續(xù)的，因此不能解釋宏觀性質(zhì)的漲落。二者聯(lián)系：熱力學對熱現(xiàn)象給出普遍而可靠的結(jié)果，可以用來驗證微觀理論的正確性；統(tǒng)計物理學則可以深入熱現(xiàn)象的本質(zhì)，使熱力學的理論獲得更深刻的意義。本部分內(nèi)容：第六章熱力學基礎第七章氣體動理論第六章熱力學基礎熱力學是研究熱現(xiàn)象的宏觀理論。它是根據(jù)實驗總結(jié)出來的熱力學定律，用嚴密的邏輯推理的方法，研究宏觀物體的熱力學性質(zhì)。熱力學不涉及物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)，它的主要理論基礎是熱力學的三條定律。本章的內(nèi)容是熱力學第一定律和熱力學第二定律，熱力學第一定律是包括熱現(xiàn)象在內(nèi)的能量守恒定律；熱力學第二定律討論熱功轉(zhuǎn)換的條件和熱力學過程的方向性問題。本章分8節(jié)§6—1氣體物態(tài)參量平衡態(tài)理想氣體物態(tài)方程§6—2準靜態(tài)過程內(nèi)能功熱量§6—3熱力學第一定律§6—4理想氣體的等體過程和等壓過程§6—5理想氣體的等溫過程和絕熱過程§6—6循環(huán)過程卡諾循環(huán)§6—7熱力學第二定律卡諾定理§6—8熵熵增加原理§6—1氣體物態(tài)參量平衡態(tài)

理想氣體物態(tài)方程本節(jié)介紹一些基本概念。一、氣體的物態(tài)參量（StateParameter） 熱學系統(tǒng)狀態(tài)的描述熱力學系統(tǒng)（ThermodynamicSystem）在熱力學中，把所要研究的對象，即由大量微觀粒子組成的物體或物體系稱為熱力學系統(tǒng)。在下一節(jié)中，將對熱力學系統(tǒng)進行詳細的討論。氣體的物態(tài)參量在力學中研究質(zhì)點的機械運動時，我們用位置矢量、位移、速度和加速度等物理量來描述質(zhì)點的運動狀態(tài)。在討論由大量作熱運動分子構(gòu)成的氣體狀態(tài)時，上述物理量只能用來描述分子的微觀狀態(tài)，而不能用來描述氣體的整個狀態(tài)。但是總是存在一些物理量可以用來對氣體的狀態(tài)進行描述。我們把用來描述系統(tǒng)宏觀狀態(tài)的物理量稱為物態(tài)參量。常用的狀態(tài)參量有四類：1）1）2）3）4）5）注意：力學參量（如：氣體壓強）化學參量（如：混合氣體各化學組的質(zhì)量和物質(zhì)的量等）電磁參量（如：電場和磁場強度，電極化和磁化強度等）熱學參量（如：溫度，熵等）如果在所研究的問題中既不涉及電磁性質(zhì)又無須考慮與化學成分有關的性質(zhì)，系統(tǒng)中又不發(fā)生化學反應，則不必引入電磁參量和化學參量。此時只需溫度、體積和壓強就可確定系統(tǒng)的狀態(tài)。氣體的物態(tài)參量對于由大量分子組成的一定量的氣體，其宏觀狀態(tài)可以用體積V、壓強P和溫度T來描述。1）氣體的體積（Volumn）V 幾何參量氣體的體積V是指氣體分子無規(guī)則熱運動所能到達的空間。對于密閉容器中的氣體，容器的體積就是氣體的體積。單位：m3注意：氣體的體積和氣體分子本身的體積的總和是不同的概念。2）壓強（Pressure）P 力學參量壓強P是大量分子與容器壁相碰撞而產(chǎn)生的，它等于容器壁上單位面積所受到的正壓力。定義式為SSI制帕斯卡Pacm?Hg表示高度為1cm的水銀柱在單位底面上的正壓力。1mm?Hg=1Toor（托）標準大氣壓 1atm=76chSSI制帕斯卡Pacm?Hg表示高度為1cm的水銀柱在單位底面上的正壓力。1mm?Hg=1Toor（托）標準大氣壓 1atm=76ch?Hg=1.013X10甲a工程大氣壓 9.80665X104Pa單位：（1）（2）1Pa=1N?m-2(3)*帕斯卡（B.Pascal,1623—1662）,法國數(shù)學家、物理學家，物理學方面的成就主要在1流體靜力學。他提出大氣壓強隨高度的增加而減小的思想，不久得到證實。為了紀念他，國際單位制中的壓強的單位用“帕斯卡”命名。3)溫度(Temperature)T 熱力學參量溫度的概念是比較復雜的，它的本質(zhì)與物質(zhì)分子的熱運動有密切的關系。溫度的高低反映分子熱運動激烈程度。在宏觀上，我們可以用溫度來表示物體的冷熱程度，并規(guī)定較熱的物體有較高的溫度。對一般系統(tǒng)來說，溫度是表征系統(tǒng)狀態(tài)的一個宏觀物理量。溫度的數(shù)值表示方法叫作溫標(ThermometerScale)，常用的有熱力學溫標(AbsoluteScale)T，SI制單位：K(Kelvin)攝氏溫標(CelsiusScale)t 單位：0C0oC 水的三相點溫度(theTriplepoint)1000C——水的沸騰點溫度華氏溫標(FahrenheitScale)F 單位oF32oC——水的三相點溫度2120C——水的沸騰點溫度關系：T=273.15+tF=-1+325溫度是熱學中特有的物理量，它決定一系統(tǒng)是否與其他系統(tǒng)處于熱平衡。處于熱平衡的各系統(tǒng)溫度相同。溫度是狀態(tài)的函數(shù)，在實質(zhì)上反映了組成系統(tǒng)大量微觀粒子無規(guī)則運動的激烈程度。實驗表明，將幾個達到熱平衡狀態(tài)的系統(tǒng)分開之后，并不會改變每個系統(tǒng)的熱平衡狀態(tài)。這說明，熱接觸只是為熱平衡的建立創(chuàng)造條件，每個系統(tǒng)熱平衡時的溫度僅決定于系統(tǒng)內(nèi)部大量微觀粒子無規(guī)運動的狀態(tài)。*開爾文，原名湯姆孫(W.Thomson,1824—1907)，英國物理學家，熱力學的奠基人之一。1851年表述了熱力學第二定律。他在熱力學、電磁學、波動和渦流等方面卓有貢獻，1892年被授予開爾文爵士稱號。他在1848年引入并在1854年修改的溫標稱為開爾文溫標。為了紀念他，國際單位制中的溫度的單位用“開爾文”命名。*攝修斯(A.Celsius，1701—1744)，瑞典天文學家和物理學家。1742年提出百度溫標，將正常大氣壓下水的沸點和冰的熔點之間分為100度。說明：氣體的P、V、T是描述大量分子熱運動集體特征的物理量，是宏觀量，而氣體分子的質(zhì)量、速度等是描述個別分子運動的物理量，是微觀量。氣體動理論就是根據(jù)假設的分子的模型，用統(tǒng)計的方法研究氣體宏觀現(xiàn)象的微觀本質(zhì)，建立起宏觀量和微觀量平均值之間的關系。描述氣體狀態(tài)的P，V和T分別從幾何、力學、熱力學等角度描述氣體的性質(zhì)，因此分別稱為幾何參量、力學參量和熱力學參量。根據(jù)系統(tǒng)的性質(zhì)，可能還需要引入化學參量、電磁參量等。二、平衡態(tài)與平衡過程1.平衡態(tài)(EquilibriumState)把一定質(zhì)量的氣體裝在一給定體積的容器中，經(jīng)過一段時間以后，容器中各部分氣體的壓強P相等、溫度T相同，單位體積中的分子數(shù)也相同。此時氣體的三個物態(tài)參量都具有確定的值。如果容器中的氣體與外界之間沒有能量和物質(zhì)的傳遞，氣體分子的能量也沒有轉(zhuǎn)化為其它形式的能量，氣體的組成及其質(zhì)量均不隨時間變化，則氣體的物態(tài)參量將不隨時間而變化，這樣的狀一一個系統(tǒng)在不受外界影響的條件下，如果它的宏觀性質(zhì)不再隨時間變化，我們就說這個系統(tǒng)處于熱力學平衡態(tài)。說明：1） 平衡態(tài)是一個理想狀態(tài)；2） 系統(tǒng)處于平衡態(tài)時，系統(tǒng)的宏觀性質(zhì)不變，但分子無規(guī)則運動并沒有停止。所以平衡態(tài)是一種動態(tài)平衡；3） 對于平衡態(tài)，可以用PV圖上的一個點來表示。TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"平衡過程或準靜態(tài)過程（QuasistaticProcess） 花由于外界的影響，氣體的狀態(tài)會從某一初始的平衡狀態(tài)， ％經(jīng)過一系列中間的平衡狀態(tài)，變化到另一平衡狀態(tài)，我們把 \這種狀態(tài)變化過程叫作平衡過程。 J?匕，平衡過程可以用PV圖上的一條曲線來表示。熱力學第零定律（ZerothLawofThermodynamics）或熱平衡定律如果兩個熱力學系統(tǒng)中的每一個都與第三個熱力學系統(tǒng)處于熱平衡，則它們也處于熱平衡。熱力學第零定律表明，處在同一平衡態(tài)的所有熱力學系統(tǒng)都有一個共同的宏觀性質(zhì)，我們定義決定系統(tǒng)熱平衡的宏觀性質(zhì)的物理量為溫度。*熱力學第零定律這一名稱多少有點兒古怪。叫法是由于當時（1909年）熱力學第一、第二定律都已經(jīng)建立。但從性質(zhì)上說它更為基本而得名。三、理想氣體的物態(tài)方程物態(tài)方程對于處于平衡狀態(tài)下的一定量的氣體，其狀態(tài)可用P、V、T來描述。一般情況下，當其中一個狀態(tài)參量發(fā)生變化時，其它兩個狀態(tài)參量也一定發(fā)生變化。這三個狀態(tài)參量之間一定存在某種關系，即其中一個狀態(tài)參量是其它兩個狀態(tài)參量的函數(shù)，如t=t（P,V）這就是一定量氣體處于平衡態(tài)時的物態(tài)方程。狀態(tài)方程在熱力學中是通過大量實踐總結(jié)來的。然而應用統(tǒng)計物理學，原則上可根據(jù)物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)推導出來。理想氣體的定義在溫度不太低（與室溫相比）和壓強不太大（與大氣壓相比）時，有三條實驗定律Boyle-Mariotte定律：等溫過程中PV=constGay-Lussac定律：等體過程中P——=constTCharles定律：等壓過程中V——=constTAvogadro定律：在標準狀態(tài)下，1摩爾任何氣體所占有的體積為22.4升。理想氣體的定義:在任何情況下都遵守上述三個實驗定律和Avogadro定律的氣體稱為理想氣體。一般氣體在在溫度不太低（與室溫相比）和壓強不太大（與大氣壓相比）時，都可近似看成理想氣體。*阿伏伽德羅（A.Avogadro1776—1856）意大利物理學家。他在1811年提出，在同樣的溫度和壓強下，相同體積的氣體含有相同數(shù)量的分子，這就是阿伏伽德羅定律。

理想氣體的物態(tài)方程一一描述理想氣體物態(tài)參量之間的關系。1）當理想氣體處于平衡態(tài)時，物態(tài)參量之間的關系PV=mRTM這個方程通常稱為Clapeyron方程。其中R=1.013x105x22.4x10-3/273=8.31八mol-1-K-1稱為普適氣體常量，m為理想氣體的質(zhì)量，M為理想氣體的摩爾質(zhì)量。PV八簡單推導：由三條實驗定律，可得T=c根據(jù)Avogadro定律，在標準狀態(tài)P=1.013x105Pa，T0=273K時，-一m…m/M理想氣體的體積為V= -22.4x10-3m3，代入上式0MPVm_C=―0~0— RTM2）對于一定質(zhì)量的氣體，若其處于兩個不同的平衡態(tài)，其物態(tài)參量之間的關系2 2TT若在氣體狀態(tài)變化過程中，其質(zhì)量發(fā)生變化，上式就不成立。P^=PV^2 2TT若在氣體狀態(tài)變化過程中，其質(zhì)量發(fā)生變化，上式就不成立?！?—2準靜態(tài)過程內(nèi)能功熱量一、熱力學系統(tǒng)和熱力學過程熱力學系統(tǒng)1）概念：在熱力學中，把要研究的宏觀物體叫作熱力學系統(tǒng)，簡稱系統(tǒng)，也稱為工作物質(zhì)。熱力學系統(tǒng)是由大量分子組成的，可以是固體、液體和氣體等。本章主要研究理想氣體。與熱力學系統(tǒng)相互作用的環(huán)境稱為外界。2）熱力學系統(tǒng)的分類：根據(jù)系統(tǒng)與外界是否有作功和熱量的交換，系統(tǒng)可分為:一般系統(tǒng)：有功、有熱交換透熱系統(tǒng)：無功、有熱交換絕熱系統(tǒng)：有功、無熱交換封閉系統(tǒng)：無功、無熱交換（又稱為孤立系統(tǒng)）對于平衡態(tài)的系統(tǒng)，可以用壓強、溫度、體積來描述系統(tǒng)的狀態(tài)。根據(jù)系統(tǒng)與外界是否有物質(zhì)和能量交換，系統(tǒng)可分為：孤立系統(tǒng)：無能量、無質(zhì)量交換 isolatedsystem封閉系統(tǒng)：有能量、無質(zhì)量交換 closedsystem開放系統(tǒng)：有能量、有質(zhì)量交換 Opensystem絕熱系統(tǒng)：無能量交換 adiabaticsystem熱力學過程1） 概念：熱力學系統(tǒng)的狀態(tài)隨時間變化的過程叫作熱力學過程。例：推進活塞壓縮汽缸內(nèi)的氣體時，氣體的體積，密度，溫度或壓強都將變化，在過程中的任意時刻，氣體各部分的密度，壓強，溫度都不完全相同。2） 分類:（1）按系統(tǒng)狀態(tài)的變化與外界有無關系自發(fā)過程——不借助外界的幫助，自動進行的過程非自發(fā)過程——在外界的幫助下進行的過程（2） 按系統(tǒng)狀態(tài)的進行的特征等體過程——體積不變等壓過程——壓強不變等溫過程——溫度不變絕熱過程——與外界無熱量交換（3） 按系統(tǒng)變化的中間的狀態(tài)是否平衡態(tài)準靜態(tài)過程 中間過程也是平衡態(tài)：quasi_staticProcess非準靜態(tài)過程 中間過程不是平衡態(tài)：NonEquilibriumstate?非靜態(tài)過程一一顯然過程的發(fā)生，系統(tǒng)往往由一個平衡狀態(tài)到平衡受到破壞，再達到一個新的平衡態(tài)。從平衡態(tài)破壞到新平衡態(tài)建立所需的時間稱為弛豫時間，用工表示。實際發(fā)生的過程往往進行的較快，（如前例）在新的平衡態(tài)達到之前系統(tǒng)又繼續(xù)了下一步變化。這意味著系統(tǒng)在過程中經(jīng)歷了一系列非平衡態(tài)，這種過程為非靜態(tài)過程。作為中間態(tài)的非平衡態(tài)通常不能用狀態(tài)參量來描述。?準靜態(tài)過程一一一個過程，如果任意時刻的中間態(tài)都無限接近于一個平衡

態(tài)，則此過程為準靜態(tài)過程。顯然，這種過程只有在進行的“無限緩慢”的條件下才可能實現(xiàn)。對于實際過程則要求系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生變化的特征時間遠遠大于弛豫時間二才可近似看作準靜態(tài)過程。（可見為理想模型）p-V圖上的一條曲線表示，稱之為過程曲線。準靜態(tài)過程是但作為熱力學的基礎，我們要首先著重討論它。顯然作為準靜態(tài)過程中間狀態(tài)的平衡態(tài)，具有確定的狀態(tài)參量值，對于簡單系統(tǒng)可用P-Vp-V圖上的一條曲線表示，稱之為過程曲線。準靜態(tài)過程是但作為熱力學的基礎，我們要首先著重討論它。馳豫時間為秒設系統(tǒng)由某一平衡態(tài)開始變化，狀態(tài)的變化必然要破壞平衡。在一定的條件下，原來的平衡態(tài)被破壞后還需要經(jīng)過一段時間才能達到新的平衡。這段時間稱為馳豫時間。如果過程進行得較快，在還未達到新得平衡時又開始了下一步得變化，那么在過程進行中，系統(tǒng)經(jīng)歷得必然是一系列得非平衡態(tài)。這樣的過程稱為非平衡過程。馳豫時間為秒而準靜態(tài)過程是一種理想化的過程，是實際過程無限緩慢進行極限情形。當一個過程進行的時間比馳豫時間大得多時，可認為是準靜態(tài)過程。例如，推進活塞壓縮氣缸中的氣體10-3秒。如果壓縮一次所用的時間為1秒，則可以認為是準靜態(tài)過程。氣缸內(nèi)的氣體與外界的壓強相等。另外還要注意的是沒有摩擦阻力的理想條件。說明：準靜態(tài)過程是理想化的過程；準靜態(tài)過程可以用p-v圖上的一條曲線來表示。二、內(nèi)能、功和熱量二、1.內(nèi)能（InternalEnergy）1） 概念：熱力學系統(tǒng)的能量取決于系統(tǒng)的狀態(tài)，這種取決于系統(tǒng)狀態(tài)的能量稱為熱力學系統(tǒng)的內(nèi)能。2） 理想氣體的內(nèi)能（下一章將詳細討論）理想氣體的內(nèi)能僅是溫度的函數(shù)（這一規(guī)律也稱為焦耳定律）E=imNkT=-mRT2Ma2M*一般氣體的內(nèi)能是溫度和體積的函數(shù)。的。4）2.1)的。4）2.1)系統(tǒng)內(nèi)能的增量與系統(tǒng)起始與終了位置有關，而與系統(tǒng)所經(jīng)歷的過程無關。AE=E2-氣=MMLr（T2-“）功（Work）作功是改變系統(tǒng)內(nèi)能的一種方法。外界對系統(tǒng)作功，系統(tǒng)內(nèi)能增大：例對乙醚加壓，摩擦生熱等。系統(tǒng)對外界作功，系統(tǒng)內(nèi)能減小。

2） 本質(zhì)：通過宏觀位移來完成的。機械運動一分子熱運動*3） 理想氣體作功*（1） 無摩擦準靜態(tài)過程特點是沒有摩擦力，外界在準靜態(tài)過程中對系統(tǒng)的作用力，可以用系統(tǒng)本身的狀態(tài)參量來表示。［例］右圖活塞與汽缸無摩擦，當氣體作準靜態(tài)壓縮或膨脹時，外界的壓強Pe必等于此時氣體的壓強P，否則系統(tǒng)在有限壓差作用下，將失去平衡，稱為非靜態(tài)過程。若有摩擦力存在，雖然也可使過程進行的“無限緩慢”，但Pe手P（2） 功的表達式當氣體作無摩擦的準靜態(tài)膨脹或壓縮時，為了維持氣體的平衡態(tài)，外界的壓強必然等于氣體的壓強。否則，系統(tǒng)將失去平衡，過程將不是準靜態(tài)過程。對于準靜態(tài)過程，如圖所示，設壓強為P，活塞面積為S，活塞移動dl，則氣體作功為dW=Fdl=PSd七PdV因而W=『PdVVi氣體膨脹時，系統(tǒng)對外界作功（dV>0,dW>0）；氣體壓縮時，外界對系統(tǒng)作功（dV<0,dW<0）。置有關。4）系統(tǒng)作功與過程有關，與系統(tǒng)的開始和終了位置有關。由積分意義可知，功的大小等于p-V圖上過程曲線p=p（V）下的面積。比較。,b兩過程曲線下的面積可知，功的數(shù)值不僅與初態(tài)和末態(tài)有關，而且還依賴于所經(jīng)歷的中間狀態(tài)，功與過程的路徑有關。所以功是過程量。5.絕熱過程中的功如果一個系統(tǒng)經(jīng)過一個過程，其狀態(tài)的變化完全是由于機械的或電磁的作用，則稱此過程為絕熱過程。在絕熱過程中外界對系統(tǒng)所作的功為絕熱功。著名的焦耳實驗如圖所示：水盛在絕熱壁包圍的容器中，葉輪所作的機械功和電流所作的電功（亦7）就是絕熱功。焦耳實驗結(jié)果表明：用各種不同的絕熱過程使物體升高一定的溫度，所需的功在實驗誤差范圍內(nèi)是相等的。在熱力學系統(tǒng)所經(jīng)過的絕熱過程（包括非靜態(tài)的絕熱過程）中，外界對系統(tǒng)所作的功僅取決于系統(tǒng)的初態(tài)和終態(tài)。

例題1、某理想氣體體積按k=a奇的規(guī)律變化，求氣體從體積為*膨脹到匕時所作的功。解：由k=aIP得P=aV23.所以系統(tǒng)所作的功為W3.所以系統(tǒng)所作的功為W=jPdV=V熱量（Heat）a2,——dV=a2V2Vi1）熱傳導和熱量熱傳導一一系統(tǒng)和外界存在溫差時的能量傳遞方式。熱量 ——通過熱傳導過程系統(tǒng)和外界傳遞的能量。也是一個過程量。熱量的單位——和能量單位相同：焦耳（J）。熱傳遞是改變系統(tǒng)內(nèi)能的一種方法。系統(tǒng)和外界存在溫差時的能量傳遞方式。外界向系統(tǒng)傳遞熱量，系統(tǒng)內(nèi)能增大：加熱水系統(tǒng)向外界傳遞熱量，系統(tǒng)內(nèi)能減小。2） 本質(zhì)：外界與系統(tǒng)相互交換熱量。分子熱運動一分子熱運動3） 熱容及熱容量（heatcapacity）（1） 定義：使物質(zhì)溫度升高1K所需要的熱量稱為該物質(zhì)的熱容。使1mol物體溫度升高1K所需要的熱量稱為該物質(zhì)的摩爾熱容。（2） 熱量的計算系統(tǒng)吸收的熱量與溫度增量的關系為Q"=護廠”AT=T2-">0Q>0系統(tǒng)吸收熱量AT=T；-Tv0Qv0系統(tǒng)放出熱量（3）摩爾熱容與過程有關mQ=——CATmQ=——CATVMV,mQP=mCP,mAT等體過程（isochoricprocess）定體摩爾熱容Cv,m，等壓過程（isobaricprocess） 定壓摩爾熱容Cp,m，Cv,m molarheatcapacityatconstantvolumeCp,m molarheatcapacityatconstantpressure可以證明（下一章）C=-RV,m 2其中為i自由度?！鱍p=H2-H1=AHCp,m△Qp=H2-H1=AHCp,m=垮）P則所以單位質(zhì)量物質(zhì)的熱容*定義比熱容（Specificheatcapacity）

單位質(zhì)量物質(zhì)的熱容dQ=mcdT例題、若保持壓強不變，解：氧氣，雙原子分子，。廣MC,dQ=mcdT例題、若保持壓強不變，解：氧氣，雙原子分子，。廣MC,m函=Cp,m=7R/2—0.1—x-x8.31x(353-28」=636J32x10-32§6—3熱力學第一定律引言：前面指出，作功和熱傳遞都可以使系統(tǒng)的內(nèi)能發(fā)生改變，它們?nèi)咧g有什么關系呢？這就是熱力學第一定律。一、熱力學第一定律(FirstLawofThermodynamics)內(nèi)容：系統(tǒng)從外界吸收的熱量，一部分使系統(tǒng)的內(nèi)能增加，另一部分使系統(tǒng)對外界作功，這就是熱力學第一定律。數(shù)學表達式為Q=AE+W=(E-E)+W對于微小過程dQ=dE+dW本質(zhì)：熱力學第一定律是包括熱現(xiàn)象在內(nèi)的能量守恒定律，對任何物質(zhì)的任何過程都成立。說明：符號規(guī)定：熱量。：正號——系統(tǒng)從外界吸收熱量，負號一系統(tǒng)向外界放出熱量；功可：正號——系統(tǒng)對外界作功，負號——外界對系統(tǒng)作功；內(nèi)能AE：正號——系統(tǒng)能量增加，負號——系統(tǒng)能量減小。計算中，各物理量的單位是相同的，在SI制中為J。熱力學第一定律表明，熱量與功可以相互轉(zhuǎn)化，但熱量與功的轉(zhuǎn)化不是直接的。熱量f功:系統(tǒng)從外界吸收熱量f系統(tǒng)內(nèi)能增加f系統(tǒng)內(nèi)能減小f對外作功;功f熱量：外界對系統(tǒng)作功一系統(tǒng)內(nèi)能增加f系統(tǒng)內(nèi)能減小f向外界傳遞熱量。*關于熱力學第一定律的建立：熱質(zhì)理論最早為Aristotle和Galileo所采用。法國化學家Lavoisier對此作了改進，使之成為理論，稱為Calorictheory，主要觀點有：(1)熱是一種流體，既熱質(zhì)Caloricfluid;(2)熱質(zhì)應該無質(zhì)量，無色并且在宇宙中總量是守恒的；(3)熱質(zhì)是從較熱的物體流向較冷的物體，不能脫離物體而存在。1712年，Newcomen制造出第一臺可以工作的蒸汽機；1769年Watt生產(chǎn)出第一臺有效率的蒸汽機。熱質(zhì)理論被以來解釋蒸汽機的工作機制。存在的問題摩擦問題：熱質(zhì)說認為“來自于潛熱”；自由膨脹過程溫度不變，1807年，法國物理學家蓋呂薩克用實驗證明；Thomson于1798年的著名實驗：慕尼黑伐尼亞皇家兵工廠，測量了鉆炮時的熱量，認為不可能來自于潛熱。結(jié)論：熱與運動有關。Joule熱功當量實驗：1Cal=4.186J對熱力學第一定律有貢獻的科學家：德國內(nèi)科醫(yī)生JuliusRobertMayer(1812-1878)，1845年在他的小冊子OrganicMotioninItsConnectionwithNutrition中列舉了25種形式的能量，認為太陽是終極能源；JamesPrescottJoule(1818-1889)，代表作Phil.Trans.Roy.Soc.(1850)HermannVonHelmholtz(德國)，OntheConservationofForce(1847)SadiCarnot(1796-1832)(法國)，ReflectionontheMotionPowerofFire(1824)。二、熱力學第一定律的另一種表述1.第一類永動機(Perpectualmotionmachineofthefirstkind)使系統(tǒng)不斷地經(jīng)歷狀態(tài)的變化，而且能自動地恢復到原來的狀態(tài)，即不需要外界提供能量，也不需要消耗系統(tǒng)的內(nèi)能，但可以對外界作功。2.熱力學第一定律的另一種表述第一類永動機是不可能造成的。1775年，法國科學院宣布，不再接受審查所謂永動機的發(fā)明。熱力學第一定律為第一類永動機作了科學的判決。第一類永動機違反了能量守恒定律，因而是不可能實現(xiàn)的。能量成了物理學的普通“通貨”。1950年規(guī)定熱功當量1Cal=4.186J§6—4理想氣體的等體過程和等壓過程一、等體