第4節(jié) 體積功

1、6:48一、體積功定義式的推導(dǎo)一、體積功定義式的推導(dǎo)lFWdsApF外將將F代入上式，得代入上式，得lApWsd外Vp d外圖圖1-1、體積功示意圖、體積功示意圖1.4 體積功體積功16:48對(duì)于宏觀過(guò)程對(duì)于宏觀過(guò)程VpWd外如果過(guò)程是一個(gè)恒外壓的過(guò)程，則：如果過(guò)程是一個(gè)恒外壓的過(guò)程，則：VpW外 (p外外=const)26:48 設(shè)在定溫下，一定量理想氣體在活塞筒設(shè)在定溫下，一定量理想氣體在活塞筒中克服外壓中克服外壓p外外，經(jīng)，經(jīng)3種不同途徑，體積從種不同途徑，體積從V1膨脹到膨脹到5V1所作的功。所作的功。二、不同膨脹過(guò)程中系統(tǒng)對(duì)環(huán)境所做的功二、不同膨脹過(guò)程中系統(tǒng)對(duì)環(huán)境所做的功圖圖1-2、

2、膨脹過(guò)程的始態(tài)和末態(tài)、膨脹過(guò)程的始態(tài)和末態(tài)36:481.自由膨脹自由膨脹 (Free Expansion) p外外=0圖圖1-3、氣體體系自由膨脹過(guò)程示意圖、氣體體系自由膨脹過(guò)程示意圖0外1VpW46:482.一次等外壓膨脹（一次等外壓膨脹（p外外保持不變）保持不變）W2=-1/5p1(5V1-V1)=-4/5p1V1圖圖1-4、體系一次膨脹過(guò)程示意圖、體系一次膨脹過(guò)程示意圖56:483、外壓比內(nèi)壓小一個(gè)無(wú)窮小的值外壓比內(nèi)壓小一個(gè)無(wú)窮小的值圖圖1-5、體系可逆膨脹示意圖、體系可逆膨脹示意圖66:48154)(VVssambdVpdVdppdVpW111155ln5ln1VpVVnRTdVVnR

3、TVV圖圖1-6、可逆膨脹過(guò)程體系做功示意圖、可逆膨脹過(guò)程體系做功示意圖76:48三、可逆壓縮過(guò)程中環(huán)境對(duì)系統(tǒng)所做的功三、可逆壓縮過(guò)程中環(huán)境對(duì)系統(tǒng)所做的功可逆壓縮可逆壓縮: 外壓比內(nèi)壓大一個(gè)無(wú)窮小的值外壓比內(nèi)壓大一個(gè)無(wú)窮小的值86:48圖圖1-7、體系可逆壓縮示意圖、體系可逆壓縮示意圖96:48圖圖1-8、體系可逆壓縮示意圖、體系可逆壓縮示意圖(續(xù)續(xù))106:48154)(VVssambdVpdVdppdVpW111155ln5ln11VpVVnRTdVVnRTVV圖圖1-9、可逆膨脹過(guò)程體系做功示意圖、可逆膨脹過(guò)程體系做功示意圖116:48可逆膨脹，體系對(duì)環(huán)境作最大功；可逆壓縮，環(huán)可逆膨脹，

4、體系對(duì)環(huán)境作最大功；可逆壓縮，環(huán)境對(duì)體系作最小功。境對(duì)體系作最小功。126:48四、可逆過(guò)程（四、可逆過(guò)程（Reversible Process） 體系經(jīng)過(guò)某一過(guò)程從狀態(tài)（體系經(jīng)過(guò)某一過(guò)程從狀態(tài)（1）變到狀態(tài)（）變到狀態(tài)（2）之后，如果之后，如果能使體系和環(huán)境都恢復(fù)到原來(lái)的狀能使體系和環(huán)境都恢復(fù)到原來(lái)的狀態(tài)而未留下任何永久性的變化態(tài)而未留下任何永久性的變化，則該過(guò)程稱(chēng)為，則該過(guò)程稱(chēng)為熱力學(xué)可逆過(guò)程。否則為不可逆過(guò)程。熱力學(xué)可逆過(guò)程。否則為不可逆過(guò)程。136:48五、可逆過(guò)程的特點(diǎn)：五、可逆過(guò)程的特點(diǎn)：（1）狀態(tài)變化時(shí)推動(dòng)力與阻力相差無(wú)限小，體）狀態(tài)變化時(shí)推動(dòng)力與阻力相差無(wú)限小，體系與環(huán)境始終無(wú)

5、限接近于平衡態(tài)；系與環(huán)境始終無(wú)限接近于平衡態(tài)； （3）體系變化一個(gè)循環(huán)后，體系和環(huán)境均恢復(fù)）體系變化一個(gè)循環(huán)后，體系和環(huán)境均恢復(fù)原態(tài)，變化過(guò)程中無(wú)任何耗散效應(yīng)；原態(tài)，變化過(guò)程中無(wú)任何耗散效應(yīng)； （4）等溫可逆過(guò)程中，體系對(duì)環(huán)境作最大功，）等溫可逆過(guò)程中，體系對(duì)環(huán)境作最大功，環(huán)境對(duì)體系作最小功。環(huán)境對(duì)體系作最小功。 （2）過(guò)程中的任何一個(gè)中間態(tài)都可以從正、逆）過(guò)程中的任何一個(gè)中間態(tài)都可以從正、逆兩個(gè)方向到達(dá)；兩個(gè)方向到達(dá)；146:48 10 mol的理想氣體，壓力的理想氣體，壓力1 013 kPa，溫度，溫度300 K，分別求出等溫時(shí)下列過(guò)程的功：，分別求出等溫時(shí)下列過(guò)程的功： (1)向真空中膨

6、脹；向真空中膨脹； (2)在外壓力在外壓力101.3 kPa下體積脹大下體積脹大1 dm3； (3)在外壓力在外壓力101.3 kPa下膨脹到該氣體壓力也下膨脹到該氣體壓力也是是101.3 kPa； (4)定溫可逆膨脹到壓力為定溫可逆膨脹到壓力為101.3 kPa。156:48解：解：( 1 ) W = 0 ( 因因p(外外) = 0 )( 2 ) W = 101.31 J = 101.3 J( 3 ) W = p(外外) nRT( 1 / p21 / p1 ) =101.3108.314300(1/101.31/1013) = 22.45 kJ ( 4 ) W =kJ434.57103 .1

7、01101013ln3003145. 810ln3321ppnRT166:48六、可逆相變的體積功六、可逆相變的體積功VpVpVppVpWdd)d(d外176:48習(xí)題習(xí)題12. 1 mol液體水在液體水在373 K和標(biāo)準(zhǔn)壓力下蒸發(fā)，和標(biāo)準(zhǔn)壓力下蒸發(fā)，試計(jì)算此過(guò)程的體積功。試計(jì)算此過(guò)程的體積功。(1) 已知在已知在373 K和標(biāo)準(zhǔn)壓力下，水蒸氣的比體積和標(biāo)準(zhǔn)壓力下，水蒸氣的比體積(體積除以質(zhì)量體積除以質(zhì)量)為為1677 cm3g-1，水的比體積為，水的比體積為1.043 cm3g-1。(2) 假設(shè)水的體積比蒸氣的體積可略去不計(jì)，蒸氣假設(shè)水的體積比蒸氣的體積可略去不計(jì)，蒸氣作為理想氣體。比較兩者所得的結(jié)果，說(shuō)明作為理想氣體。比較兩者所得的結(jié)果，說(shuō)明(2)的省略是否合理。的省略是否合理。186:48kJ057. 3)18043. 1181677(10325.101)(10325.