熱力學(xué)基本原理1學(xué)習教案

1、會計學(xué)1熱力學(xué)基本原理熱力學(xué)基本原理1第一頁，共49頁。引言(ynyn)-熱力學(xué)概論 熱力學(xué)的形成與發(fā)展是經(jīng)過了一個漫長的歷史時期。在十八世紀以前，人們對熱的認識比較模糊，不可能產(chǎn)生出正確的科學(xué)理論。直到十九世紀中葉，人們在實驗的基礎(chǔ)上，建立了科學(xué)定理(dngl)和定律。焦耳（James prescott Joule）在1850年建立了能量守恒定律；開爾文（Lord kelvin）和克勞修斯（Rudolf clausuis)分別在1848，1850年建立了熱力學(xué)第二定律。1.熱力學(xué)的基本(jbn)內(nèi)容第2頁/共49頁第1頁/共49頁第二頁，共49頁。引言(ynyn)-熱力學(xué)概論 熱力學(xué)就是研究

2、熱、功和其他形式能量之間的相互轉(zhuǎn)換及其轉(zhuǎn)換過程中所遵循的規(guī)律的一門科學(xué)； 把熱力學(xué)的基本原理用來研究化學(xué)現(xiàn)象以及和化學(xué)現(xiàn)象有關(guān)的物理現(xiàn)象就構(gòu)成了化學(xué)熱力學(xué)。它主要研究下面兩個問題： 研究各種物理變化和化學(xué)變化過程中所發(fā)生的能量效應(yīng)； 研究化學(xué)變化的方向(fngxing)和限度。熱力學(xué)的研究(ynji)內(nèi)容：第3頁/共49頁第2頁/共49頁第三頁，共49頁。1. 根據(jù)熱力學(xué)第一定律計算化學(xué)中的熱效應(yīng)2. 根據(jù)熱力學(xué)第二定律解決變化的方向和限度問題(wnt)以及相平衡和 化學(xué)平衡中的有關(guān)問題(wnt)3. 熱力學(xué)第三定律是一個關(guān)于低溫現(xiàn)象的定律， 主要是闡明了 規(guī)定熵的定律，解決有關(guān)化學(xué)平衡的問題

3、(wnt) 5. 熱力學(xué)在實際生產(chǎn)中的應(yīng)用，解決化工生產(chǎn)中的能量衡算、能 量的合理利用如：煤的儲藏(chcng)，C1化學(xué)，設(shè)計合成路線等 4. 熱力學(xué)第零定律(dngl)則是熱平衡的互通性，為溫度建立了嚴格的 科學(xué)定義引言-熱力學(xué)概論第4頁/共49頁第3頁/共49頁第四頁，共49頁。熱力學(xué)的方法熱力學(xué)的方法(fngf)和局限性和局限性1. 研究對象是大數(shù)量分子的集合體，研究宏觀(hnggun)性質(zhì)，所得結(jié)論 具有統(tǒng)計意義。對個別質(zhì)點的行為無法描述2. 只考慮系統(tǒng)(xtng)的始態(tài)、終態(tài)，不考慮物質(zhì)的微觀結(jié)構(gòu)和反應(yīng)機理。3. 在熱力學(xué)一切變量中，沒有時間的概念，因而熱力學(xué)的重點研 究的可能性，

4、不涉及速率問題。熱力學(xué)方法熱力學(xué)方法局限性局限性 不知道反應(yīng)的機理、速率和微觀性質(zhì)，只講可能性，不講現(xiàn)實性。引言-熱力學(xué)概論第5頁/共49頁第4頁/共49頁第五頁，共49頁。引言(ynyn)-熱力學(xué)概論第6頁/共49頁第5頁/共49頁第六頁，共49頁。引言(ynyn)-熱力學(xué)概論第7頁/共49頁第6頁/共49頁第七頁，共49頁。1.1 熱力學(xué)基本概念1. 系統(tǒng)(xtng)與環(huán)境體系(tx) 在科學(xué)研究時必須先確定研究對象，把一部分物質(zhì)與其余分開，這種分離可以是實際的，也可以是想象的。這種被劃定的研究對象稱為(chn wi)體系，亦稱為(chn wi)物系或系統(tǒng)。環(huán)境 與體系密切相關(guān)、有相互作用

5、或影響所能及的部分稱為環(huán)境。第8頁/共49頁第7頁/共49頁第八頁，共49頁。1.1 熱力學(xué)基本概念系統(tǒng)(xtng)的分類（1）敞開體系 體系與環(huán)境(hunjng)之間既有物質(zhì)交換，又有能量交換。第9頁/共49頁第8頁/共49頁第九頁，共49頁。1.1 熱力學(xué)基本概念（2）封閉體系 體系與環(huán)境之間無物質(zhì)交換(jiohun)，但有能量交換(jiohun)。第10頁/共49頁第9頁/共49頁第十頁，共49頁。1.1 熱力學(xué)基本概念（3）孤立體系 體系與環(huán)境之間既無物質(zhì)交換，又無能量交換，故又稱為隔離(gl)體系。有時把封閉體系和體系影響所及的環(huán)境一起作為孤立體系來考慮。第11頁/共49頁第10頁/

6、共49頁第十一頁，共49頁。1.1 熱力學(xué)基本概念2. 狀態(tài)和狀態(tài)性質(zhì)(xngzh)狀態(tài)：系統(tǒng)物理性質(zhì)(xngzh)和化學(xué)性質(zhì)(xngzh)的綜合表現(xiàn)。性質(zhì)(xngzh)：描述系統(tǒng)狀態(tài)的宏觀物理量。 例：P、V、T、等。 用宏觀可測性質(zhì)來描述體系(tx)的熱力學(xué)狀態(tài)，故這些性質(zhì)又稱為熱力學(xué)變量?？煞譃閮深悾簭V度性質(zhì)(xngzh) 又稱為容量性質(zhì)(xngzh)，它的數(shù)值與體系的物質(zhì)的量成正比，如體積、質(zhì)量、熵等。這種性質(zhì)(xngzh)有加和性。強度性質(zhì) 它的數(shù)值取決于體系自身的特點，與體系的數(shù)量無關(guān)，不具有加和性，如溫度、壓力等。指定了物質(zhì)的量的容量性質(zhì)即成為強度性質(zhì)，如摩爾熱容。第12頁/共4

7、9頁第11頁/共49頁第十二頁，共49頁。1.1 熱力學(xué)基本概念 系統(tǒng)的狀態(tài)(zhungti)性質(zhì): x1、 x2、 x2 ； 有 x =f (x1、 x2、 x2 ) 狀態(tài)(zhungti)性質(zhì)又稱狀態(tài)(zhungti)函數(shù)。狀態(tài)函數(shù)： 體系的一些性質(zhì)(xngzh)，其數(shù)值僅取決于體系所處的狀態(tài)，而與體系的歷史無關(guān)；它的變化值只取決于體系的始態(tài)和終態(tài)，而與變化的途徑無關(guān)，具有這種性質(zhì)(xngzh)的物理量稱為狀態(tài)函數(shù)。第13頁/共49頁第12頁/共49頁第十三頁，共49頁。狀態(tài)性質(zhì)的特點(tdin)：(1) 單值性。系統(tǒng)狀態(tài)一定，各狀態(tài)性質(zhì)一定。(2) 異途同歸，值變相等。狀態(tài)性質(zhì)的變量只與

8、始終態(tài) 有關(guān)，與途徑無關(guān)。(3) 周而復(fù)始(zhu r f sh)，值變?yōu)榱恪?4)數(shù)值可連續(xù)變化，數(shù)學(xué)(shxu)上有全微分。1.1 熱力學(xué)基本概念第14頁/共49頁第13頁/共49頁第十四頁，共49頁。始態(tài)始態(tài)，X終態(tài)終態(tài)，X 中間中間(zhngjin)態(tài)態(tài)， X :X = X- X :X = X- X :X = ( X- X) + (X-X1) =X- X :X = X - X = 01.1 熱力學(xué)基本概念第15頁/共49頁第14頁/共49頁第十五頁，共49頁。數(shù)值數(shù)值(shz)可連續(xù)變化，數(shù)學(xué)上有全微分?？蛇B續(xù)變化，數(shù)學(xué)上有全微分。),(VTfp dVVpdTTpdpTV1.1 熱力學(xué)

9、基本概念212121VVTTTVppdVVpdTTpdpp3.2第16頁/共49頁第15頁/共49頁第十六頁，共49頁。上 節(jié) 內(nèi) 容狀態(tài)性質(zhì)(xngzh)的特點：(1) 單值性。(2) 異途同歸，值變相等。(3) 周而復(fù)始(zhu r f sh)，值變?yōu)榱恪?4) 數(shù)值可連續(xù)變化(binhu)，數(shù)學(xué)上有全微分。),(VTfp dVVpdTTpdpTV第17頁/共49頁第16頁/共49頁第十七頁，共49頁。1.1 熱力學(xué)基本概念熱力學(xué)平衡態(tài) 當體系的諸性質(zhì)不隨時間而改變，則體系就處于(chy)熱力學(xué)平衡態(tài)，它包括下列幾個平衡：熱平衡： 體系(tx)各部分溫度相等。力學(xué)平衡(pnghng)：體系

10、各部的壓力都相等，邊界不再移動。如有剛壁 存在，雖雙方壓力不等，但也能保持力學(xué)平衡(pnghng)。相平衡： 多相共存時，各相的組成和數(shù)量不隨時間而改變?；瘜W(xué)平衡：反應(yīng)體系中各物的數(shù)量不再隨時間而改變。第18頁/共49頁第17頁/共49頁第十八頁，共49頁。3、過程和途徑 過程：系統(tǒng)由一個始態(tài)到一個終態(tài)的狀態(tài)變化。 途徑：系統(tǒng)由始態(tài)到終態(tài)所經(jīng)歷(jngl)的過程的總和。1.1 熱力學(xué)基本概念始態(tài)始態(tài)P1 V1 T1終態(tài)終態(tài)P2 V1 T2中間中間(zhngjin)態(tài)態(tài)P2 V2 T1等容過程等容過程(guchng)等溫過程等溫過程等壓過程等壓過程Cu+ZnSO4(aq)Zn+CuSO4(aq)

11、燒杯反應(yīng)燒杯反應(yīng)電池反應(yīng)電池反應(yīng)第19頁/共49頁第18頁/共49頁第十九頁，共49頁。幾種重要過程：幾種重要過程：一、簡單過程一、簡單過程（1）等溫過程：系統(tǒng)的始終態(tài)溫度相等，且等于恒定的環(huán)境溫度。）等溫過程：系統(tǒng)的始終態(tài)溫度相等，且等于恒定的環(huán)境溫度。（2）等壓過程：系統(tǒng)的始終態(tài)壓力相等，且等于恒定的環(huán)境壓力。）等壓過程：系統(tǒng)的始終態(tài)壓力相等，且等于恒定的環(huán)境壓力。（3）等容過程：在整個過程中，系統(tǒng)的體積保持不變。）等容過程：在整個過程中，系統(tǒng)的體積保持不變。（4）絕熱過程：在整個過程中，系統(tǒng)與環(huán)境之間無熱能量）絕熱過程：在整個過程中，系統(tǒng)與環(huán)境之間無熱能量(nngling)的交換。的交換

12、。（5）循環(huán)過程：系統(tǒng)經(jīng)歷一個過程后，又回到原來的狀態(tài)。）循環(huán)過程：系統(tǒng)經(jīng)歷一個過程后，又回到原來的狀態(tài)。二、相變過程二、相變過程三、化學(xué)過程，存在化學(xué)反應(yīng)三、化學(xué)過程，存在化學(xué)反應(yīng)1.1 熱力學(xué)基本概念第20頁/共49頁第19頁/共49頁第二十頁，共49頁。1.2 熱力學(xué)第一(dy)定律幾個主要問題：1.熱力學(xué)第一定律的文字敘述；2.數(shù)學(xué)表達式；3.在化學(xué)反應(yīng)中的用途；（研究學(xué)習的目的）4.應(yīng)用中的計算公式，應(yīng)用條件；5. 化學(xué)計算應(yīng)用中需要那些(nxi)儲備知識？第21頁/共49頁第20頁/共49頁第二十一頁，共49頁。熱熱力力學(xué)學(xué)第第一一(dy)定定律律目的目的(md)：特定過程特定過程

13、（與化學(xué)反應(yīng)有關(guān)）（與化學(xué)反應(yīng)有關(guān)）恒容過程：恒容過程：恒壓過程：恒壓過程：化學(xué)反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)(huxu fnyng)中的應(yīng)用中的應(yīng)用定定律律文字敘述：文字敘述：數(shù)學(xué)表達式：數(shù)學(xué)表達式：儲備知識儲備知識體積功：體積功：熱容：熱容：1.2 熱力學(xué)第一定律化學(xué)反應(yīng)理論計算數(shù)值化學(xué)反應(yīng)理論計算數(shù)值化學(xué)反應(yīng)實際數(shù)值化學(xué)反應(yīng)實際數(shù)值第22頁/共49頁第21頁/共49頁第二十二頁，共49頁。1.2 熱力學(xué)第一(dy)定律 熱力學(xué)第一定律的實質(zhì)就是能量守恒定律，是能量守恒與轉(zhuǎn)化在熱現(xiàn)象領(lǐng)域內(nèi)所具有的特殊形式。它可以表述為： 在任何過程中，能量既不能創(chuàng)造，也不能消滅，只能從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，但總能量不變

14、。 第一類永動機是不可能(knng)造成的。 熱力學(xué)第一定律是人類經(jīng)驗的總結(jié)。1.熱力學(xué)第一定律(dngl)的語言表述第23頁/共49頁第22頁/共49頁第二十三頁，共49頁。 第一類永動機：它既不靠外界供給能量，本身也不減少能量，卻能不斷地對外做功。顯然這種機器與能量守恒相矛盾，所以他永遠也造不成。 歷史(lsh)上曾一度熱衷于制造這種機器，均以失敗而告終，也就證明了能量守恒定律的正確性。1.2 熱力學(xué)第一(dy)定律第24頁/共49頁第23頁/共49頁第二十四頁，共49頁。2. 熱力學(xué)第一(dy)定律的數(shù)學(xué)表達式 U= Q + W 始態(tài)，始態(tài)，U1終態(tài)，終態(tài)，U2熱熱Q功功W系統(tǒng)吸收熱量，

15、系統(tǒng)吸收熱量， 系統(tǒng)的能量增加，系統(tǒng)的能量增加，U；系統(tǒng)放出熱量，系統(tǒng)放出熱量， 系統(tǒng)的能量減少系統(tǒng)的能量減少(jinsho)，U；環(huán)境對系統(tǒng)作功，系統(tǒng)的能量增加，環(huán)境對系統(tǒng)作功，系統(tǒng)的能量增加，U；系統(tǒng)對環(huán)境作功，系統(tǒng)的能量減少系統(tǒng)對環(huán)境作功，系統(tǒng)的能量減少(jinsho)，U； U=U2U1=Q+W 規(guī)定規(guī)定(gudng)Q0Q0W0，得功得功W0， U0，U2U1放熱放熱Q0，失功失功W0， U0，U2U11.2 熱力學(xué)第一定律第25頁/共49頁第24頁/共49頁第二十五頁，共49頁。熱熱力力學(xué)學(xué)第第一一(dy)定定律律目的目的(md)：特定過程特定過程（與化學(xué)反應(yīng)有關(guān)）（與化學(xué)反應(yīng)有關(guān)

16、）恒容過程：恒容過程：恒壓過程：恒壓過程：化學(xué)反應(yīng)化學(xué)反應(yīng)(huxu fnyng)中的應(yīng)用中的應(yīng)用定定律律文字敘述：文字敘述：數(shù)學(xué)表達式：數(shù)學(xué)表達式：儲備知識儲備知識體積功：體積功：熱容：熱容：1.2 熱力學(xué)第一定律化學(xué)反應(yīng)理論計算數(shù)值化學(xué)反應(yīng)理論計算數(shù)值化學(xué)反應(yīng)實際數(shù)值化學(xué)反應(yīng)實際數(shù)值能量守恒定律能量守恒定律WQU+=解決過程的解決過程的能量能量問題（主要是化學(xué)過程）問題（主要是化學(xué)過程）第26頁/共49頁第25頁/共49頁第二十六頁，共49頁。WQU+=狀態(tài)(zhungti)函數(shù)理想氣體的內(nèi)能只是(zhsh)溫度的函數(shù)實際純物質(zhì)的內(nèi)能是兩個(lin )變量的函數(shù)熱量有顯熱和潛熱之分非狀態(tài)函

17、數(shù)功有體積功和非體積功之分非狀態(tài)函數(shù)1.2 熱力學(xué)第一定律第27頁/共49頁第26頁/共49頁第二十七頁，共49頁。1.2 熱力學(xué)第一(dy)定律3. 熱和功（1）熱：在系統(tǒng)和環(huán)境之間由于存在溫度差而傳遞的能 量，符號Q。熱是大量粒子以無序運動(yndng)傳遞的 熱量，是非狀態(tài)函數(shù)。 熱熱顯熱：伴隨系統(tǒng)本身溫度變化而傳遞的熱。潛熱：系統(tǒng)在傳遞熱量的過程(guchng)中，本身的溫度不變。 例：等溫過程(guchng)的化學(xué)反應(yīng)熱； 等溫等壓過程(guchng)的相變熱； 100,1atm H2O(l) 100,1atm H2O(g) 第28頁/共49頁第27頁/共49頁第二十八頁，共49頁。

18、（2）功：除熱以外，系統(tǒng)與環(huán)境之間傳遞的其它能量，）功：除熱以外，系統(tǒng)與環(huán)境之間傳遞的其它能量， 符號符號(fho)W。功是大量粒子以有序運動傳遞的熱。功是大量粒子以有序運動傳遞的熱 量，是非狀態(tài)函數(shù)。量，是非狀態(tài)函數(shù)。功功體積功：系統(tǒng)體積功：系統(tǒng)(xtng)由于體積變化而傳遞的功。由于體積變化而傳遞的功。W體積體積非體積功（有用功）：除體積功以外的功非體積功（有用功）：除體積功以外的功, W 如如:電功、表面功等電功、表面功等1.2 熱力學(xué)第一(dy)定律表面積表面張力表面功電量電勢電功體積壓力（環(huán)境）體積功dAWdQWdVpW=E=功功=強度性質(zhì)強度性質(zhì)廣度性質(zhì)廣度性質(zhì)第29頁/共49頁第

19、28頁/共49頁第二十九頁，共49頁。1.2 熱力學(xué)第一(dy)定律4.熱力學(xué)能熱力學(xué)第一(dy)定律的直接結(jié)論是熱力學(xué)能是體系的狀態(tài)函數(shù)。用符號U 表示，它的絕對值無法測定，只能求出它的變化值。 熱力學(xué)能以前稱為內(nèi)能,它是指體系內(nèi)部能量的總和，包括分子運動的平動能、分子內(nèi)的轉(zhuǎn)動能、振動能、電子能、核能以及各種( zhn)粒子之間的相互作用位能等。系統(tǒng)總能量 = 整體運動的動能+外力場中的勢能+熱力學(xué)能第30頁/共49頁第29頁/共49頁第三十頁，共49頁。1.2 熱力學(xué)第一(dy)定律經(jīng)驗證明，封閉的單組分均相系統(tǒng)（純物質(zhì)單相），任意一個狀態(tài)性質(zhì)都可以看成其他(qt)兩個強度性質(zhì)的函數(shù)。),

20、(=),(=),(=),(=mnVTgVTnfUPTgPTnfUdVVUdTTUUnTnV,d 微小微小(wixio)變化變化 2121,VVnTTTnVdVVUdTTUU有限變化有限變化第31頁/共49頁第30頁/共49頁第三十一頁，共49頁。1.2 熱力學(xué)第一(dy)定律U = Q + W對微小(wixio)變化： dU =Q +W 因為熱力學(xué)能是狀態(tài)函數(shù)(hnsh)，數(shù)學(xué)上具有全微分性質(zhì)，微小變化可用dU表示；Q和W不是狀態(tài)函數(shù)(hnsh)，微小變化用表示，以示區(qū)別。說明：第32頁/共49頁第31頁/共49頁第三十二頁，共49頁。1.2 熱力學(xué)第一(dy)定律【例1-1】某封閉系統(tǒng)從狀態(tài)

21、1沿途(ynt)經(jīng)a變到狀態(tài)2，對環(huán)境做了29J的 功，同時吸收了45J的熱；沿途(ynt)經(jīng)b由1變到2時，對環(huán)境做 功117J；沿途(ynt)經(jīng)c由2回到1，系統(tǒng)發(fā)熱79J。 試求： （1）沿途(ynt)經(jīng)b變化時系統(tǒng)吸收或放出的熱； （2）沿途(ynt)經(jīng)b變化時系統(tǒng)的功。狀態(tài)(zhungti) 1狀態(tài) 2a: W= -29J Q= 45J b: W= -117Jc: Q= -79J cbaUUU=)+(=+=+ccaabbaaQWQWQWQW)79(=45+29+117=45+29cbWQJWJQcb63=113=JWJQcb63=113=JUJUJUcba16=16=16=第33頁/

22、共49頁第32頁/共49頁第三十三頁，共49頁。WQU+=狀態(tài)(zhungti)函數(shù)理想氣體(l xin q t)的內(nèi)能只是溫度的函數(shù)實際純物質(zhì)的內(nèi)能是兩個(lin )強度變量的函數(shù)熱量有顯熱和潛熱之分非狀態(tài)函數(shù)功有體積功和非體積功之分非狀態(tài)函數(shù)1.2 熱力學(xué)第一定律U = f (T,Vm)第34頁/共49頁第33頁/共49頁第三十四頁，共49頁。1.2 熱力學(xué)第一(dy)定律熱熱力力學(xué)學(xué)第第一一(dy)定定律律目的目的(md)：解決過程的能量問題（化學(xué)過程）：解決過程的能量問題（化學(xué)過程）化學(xué)反應(yīng)中的應(yīng)用化學(xué)反應(yīng)中的應(yīng)用定律定律文字敘述：能量守恒定律文字敘述：能量守恒定律數(shù)學(xué)表達式：數(shù)學(xué)表達

23、式：儲備知識儲備知識體積功體積功熱容熱容化學(xué)反應(yīng)理論計算數(shù)值化學(xué)反應(yīng)理論計算數(shù)值化學(xué)反應(yīng)實際數(shù)值化學(xué)反應(yīng)實際數(shù)值WQU+=功功熱熱熱力學(xué)能熱力學(xué)能特定過程特定過程（與化學(xué)反應(yīng)有關(guān)）（與化學(xué)反應(yīng)有關(guān)）恒容過程：恒容過程：恒壓過程：恒壓過程：體積不變體積可變第35頁/共49頁第34頁/共49頁第三十五頁，共49頁。1.3 體積(tj)功的計算、可逆過程體積功的定義： 由于系統(tǒng)體積變化(binhu)所產(chǎn)生的功。W =F dL = P環(huán)境(hunjng) A d(V/A) = P環(huán)境(hunjng)dV = Pe dV dVPW環(huán)境=注：此定義對膨脹和壓縮過程均適用。第36頁/共49頁第35頁/共49

24、頁第三十六頁，共49頁。不同過程的體積功 因為液體和固體的體積變化(binhu)很小，則一般只計算 氣體的膨脹或壓縮引起的體積功。dVPWWdVPWV21V=環(huán)境環(huán)境1.3 體積(tj)功的計算、可逆過程 設(shè)在定溫下，求算一定量氣體在活塞(husi)筒中克服外壓Pe,經(jīng)幾種種不同途徑，體積從V1膨脹到V2所作的功。第37頁/共49頁第36頁/共49頁第三十七頁，共49頁。氣體向真空膨脹(png zhng)（自由膨脹(png zhng)）e,1ed0WpV 氣體(qt)等外壓膨脹e,2e21()Wp VV 體系(tx)所作的功（數(shù)值）如陰影面積所示。 1.3 體積功的計算、可逆過程（環(huán)境壓力為零

25、）（Pe保持不變）dVPWWV21V=環(huán)境第38頁/共49頁第37頁/共49頁第三十八頁，共49頁。e,31()Wp VV 氣體(qt)經(jīng)有限多次等外壓膨脹（1）克服(kf)外壓為P ，體積從V1 膨脹到 V ；（2）克服外壓為P ，體積(tj)從V膨脹到 V；（3）克服外壓為P2 ，體積從V膨脹到V2 。( )p VV22()p VV所作的功等于3次作功的加和。1.3 體積功的計算、可逆過程第39頁/共49頁第38頁/共49頁第三十九頁，共49頁。a.自由(zyu)膨脹b.等外壓膨脹(png zhng)e,2e21()Wp VV 氣體(qt)的體積功e,31()Wp VV c. 多次等外壓膨

26、脹( )p VV22()p VV定義dVPW環(huán)境=計算PV圖01 ,eW21=VVdVPW環(huán)境1.3 體積功的計算、可逆過程第40頁/共49頁第39頁/共49頁第四十頁，共49頁。1.3 體積(tj)功的計算、可逆過程說明：pV圖上的任意一個點均 對應(yīng)系統(tǒng)的一個狀態(tài)；pV圖中的陰影部分只表 示某個過程系統(tǒng)做功或 者得到(d do)功的數(shù)值；pV圖上的虛線不代表過 程的真實途徑。氣體(qt)一次等外壓膨脹氣體三次等外壓膨脹第41頁/共49頁第40頁/共49頁第四十一頁，共49頁。1.3 體積(tj)功的計算、可逆過程氣體在膨脹(png zhng)過程中系統(tǒng)壓力始終與外壓相差無限小一次恒外壓膨脹兩

27、次恒外壓膨脹三次(sn c)恒外壓膨脹無限多次恒外壓膨脹dppp+=環(huán)境系統(tǒng)第42頁/共49頁第41頁/共49頁第四十二頁，共49頁。1.3 體積(tj)功的計算、可逆過程氣體在膨脹過程中系統(tǒng)壓力始終(shzhng)與外壓相差無限小 外壓比內(nèi)壓小一個(y )無窮小的值 外壓相當于一堆沙子，且每個砂粒無限小，一個一個的取走砂粒，這樣的膨脹過程是無限緩慢的，每一步都接近于平衡態(tài)。所作的功為：21dVVnRTVV VpWd環(huán)境Vppd)d(21dVVVp12ln VVnRT .（任何氣體） 理想氣體 恒溫過程dppp+=環(huán)境系統(tǒng)第43頁/共49頁第42頁/共49頁第四十三頁，共49頁。1.3 體積(

28、tj)功的計算、可逆過程氣體的壓縮(y su)過程VPV14V21環(huán)境系統(tǒng)壓縮過程：pp第44頁/共49頁第43頁/共49頁第四十四頁，共49頁。 可逆過程是能夠通過過程的反方向可逆過程是能夠通過過程的反方向(fngxing)變化而使系統(tǒng)恢復(fù)到原來變化而使系統(tǒng)恢復(fù)到原來 狀態(tài)，同時環(huán)境也恢復(fù)到原來狀態(tài)的過程，即系統(tǒng)和環(huán)境均沒有熱、狀態(tài)，同時環(huán)境也恢復(fù)到原來狀態(tài)的過程，即系統(tǒng)和環(huán)境均沒有熱、功和物質(zhì)的得失。功和物質(zhì)的得失?！澳軓脑贩祷氐倪^程能從原路返回的過程”特點：（特點：（1）準靜態(tài)過程；在整個過程中，系統(tǒng)內(nèi)部無限接近于平）準靜態(tài)過程；在整個過程中，系統(tǒng)內(nèi)部無限接近于平 衡，或說整個過程是由無限多個準靜態(tài)組成。衡，或說整個過程是由無限多個準靜態(tài)組成。 （2）推動力與阻力的差值無限小；）推動力與阻力的差值無限小； （3）進行一個過程的速度無限慢，時間無限長；）進行一個過程的速度無限慢，時間無限長； （4）可逆過程系統(tǒng)對外做最大功；環(huán)境對系統(tǒng)做最小功。）可逆過程系統(tǒng)對外做最大功；環(huán)境對系統(tǒng)做最小功。 熱力學(xué)可逆過程過程去歸同