大學(xué)物理之熱力學(xué)第一定律課件

用戶名：college_physics@密碼：daxuewuli公共信箱：用戶名：college_physics@公1大學(xué)物理（下）內(nèi)容提要熱學(xué)光學(xué)近代物理熱力學(xué)定律氣體動理論干涉衍射幾何光學(xué)波動光學(xué)偏振量子物理狹義相對論大學(xué)物理（下）內(nèi)容提要熱學(xué)光學(xué)近代物理熱力學(xué)定律氣體動理2第九章熱力學(xué)基礎(chǔ)第九章熱力學(xué)基礎(chǔ)3§9-1熱力學(xué)的基本概念9-1-1熱力學(xué)系統(tǒng)在熱力學(xué)中把要研究的宏觀物體（氣體、液體、固體）稱為熱力學(xué)系統(tǒng)，簡稱系統(tǒng)。外界：系統(tǒng)以外與系統(tǒng)有著相互作用的環(huán)境。孤立系統(tǒng)：與外界不發(fā)生任何能量和物質(zhì)的熱力學(xué)系統(tǒng)。封閉系統(tǒng)：與外界只有能量交換而沒有物質(zhì)交換的系統(tǒng)。§9-1熱力學(xué)的基本概念9-1-1熱力學(xué)系統(tǒng)在熱4狀態(tài)參量：描述熱力學(xué)系統(tǒng)狀態(tài)的物理量。描述氣體的狀態(tài)參量：壓強、體積和溫度。垂直作用在單位容器壁面積上的氣體壓力。壓強（P）：國際單位：帕斯卡（Pa=N/m2）1標準大氣壓=1.01325×105（Pa）=760mmHg狀態(tài)參量：描述熱力學(xué)系統(tǒng)狀態(tài)的物理量。描述氣體的狀態(tài)參量：壓5體積(V)：氣體分子自由活動的空間。國際單位：米3（m3）溫度(T)：溫度是表征在熱平衡狀態(tài)下系統(tǒng)宏觀性質(zhì)的物理量。攝氏溫標：t℃熱力學(xué)溫標：TK

水的冰點——0℃水的沸點——100℃絕對零度：T=0K

t=-273.15℃體積(V)：氣體分子自由活動的空間。國際單位：米3（m369-1-2平衡態(tài)準靜態(tài)過程平衡態(tài)：一個孤立系統(tǒng)，其宏觀性質(zhì)在經(jīng)過充分長的時間后保持不變（即其狀態(tài)參量不再隨時間改變）的狀態(tài)。注意：如果系統(tǒng)與外界有能量交換，即使系統(tǒng)的宏觀性質(zhì)不隨時間變化，也不能斷定系統(tǒng)是否處于平衡態(tài)。9-1-2平衡態(tài)準靜態(tài)過程平衡態(tài)：一個孤立系統(tǒng)，其宏7熱力學(xué)過程：熱力學(xué)系統(tǒng)的狀態(tài)隨時間發(fā)生變化的過程。P準靜態(tài)過程：狀態(tài)變化過程進行得非常緩慢，以至于過程中的每一個中間狀態(tài)都近似于平衡態(tài)。準靜態(tài)過程的過程曲線可以用P-V圖來描述，圖上的每一點都表示系統(tǒng)的一個平衡態(tài)。(PB,VB,TB)(PA,VA,TA)PVO(PC,VC,TC)熱力學(xué)過程：熱力學(xué)系統(tǒng)的狀態(tài)隨時間發(fā)生變化的過程。P準靜態(tài)過89-1-3理想氣體狀態(tài)方程理想氣體：在任何情況下都嚴格遵守“波-馬定律”、“蓋-呂定律”以及“查理定律”的氣體。（質(zhì)量不變）9-1-3理想氣體狀態(tài)方程理想氣體：在任何情況下都嚴格遵9標準狀態(tài)：m為氣體的總質(zhì)量。M為氣體的摩爾質(zhì)量。其中：標準狀態(tài)：m為氣體的總質(zhì)量。其中：10理想氣體狀態(tài)方程：令：R稱為“摩爾氣體常量

”代入：理想氣體狀態(tài)方程：令：R稱為“摩爾氣體常量”代入：11分子質(zhì)量為m0，氣體分子數(shù)為N，分子數(shù)密度n。阿伏伽德羅常數(shù)玻耳茲曼常量分子質(zhì)量為m0，氣體分子數(shù)為N，分子數(shù)密度n。阿伏伽德羅12

例1:若理想氣體的體積為V，壓強為p，溫度為T，一個分子的質(zhì)量為m，k為玻爾茲曼常量，R為普適氣體常量，則該理想氣體的分子數(shù)為答案:pV/(kT)例2:一定量某理想氣體按pV2＝恒量的規(guī)律膨脹，則膨脹后理想氣體的溫度(A)將升高．(B)將降低．(C)不變．(D)升高還是降低，不能確定．例1:若理想氣體的體積為V，壓強為p，溫度為T，一個分子的13

例1:若理想氣體的體積為V，壓強為p，溫度為T，一個分子的質(zhì)量為m，k為玻爾茲曼常量，R為普適氣體常量，則該理想氣體的分子數(shù)為答案:pV/(kT)例2:一定量某理想氣體按pV2＝恒量的規(guī)律膨脹，則膨脹后理想氣體的溫度(A)將升高．(B)將降低．

(C)不變．(D)升高還是降低，不能確定．例3:若室內(nèi)生起爐子后溫度從15℃升高到27℃，而室內(nèi)氣壓不變，則此時室內(nèi)的分子數(shù)減少的百分比是多少？

答案:4%例1:若理想氣體的體積為V，壓強為p，溫度為T，一個分子的149-2-1改變系統(tǒng)內(nèi)能的兩條途徑熱功當量內(nèi)能：系統(tǒng)內(nèi)分子熱運動的動能和分子之間的相互作用勢能之總和。理想氣體內(nèi)能：理想氣體的內(nèi)能只與分子熱運動的動能有關(guān)，是溫度的單值函數(shù)?！?-2熱力學(xué)第一定律9-2-1改變系統(tǒng)內(nèi)能的兩條途徑熱功當量內(nèi)能：系統(tǒng)內(nèi)分子15改變系統(tǒng)內(nèi)能的兩種不同方法：鉆木取火——通過做功的方式將機械能轉(zhuǎn)換為物體的內(nèi)能?？净稹ㄟ^熱量傳遞提高物體內(nèi)能。改變系統(tǒng)內(nèi)能的兩種不同方法：鉆木取火——通過做功的方式16熱量(Q)

：系統(tǒng)之間由于熱相互作用而傳遞的能量。焦耳用于測定熱功當量的實驗裝置。注意：功和熱量都是過程量，而內(nèi)能是狀態(tài)量，通過做功或傳遞熱量的過程使系統(tǒng)的狀態(tài)（內(nèi)能）發(fā)生變化。熱功當量：1卡=4.186焦耳作功和傳熱對改變系統(tǒng)的內(nèi)能效果是一樣的。熱量(Q)：系統(tǒng)之間由于熱相互作用而傳遞的能量。焦耳用于179-2-2熱力學(xué)第一定律的數(shù)學(xué)描述熱力學(xué)第一定律：包括熱現(xiàn)象在內(nèi)的能量守恒和轉(zhuǎn)換定律。

Q表示系統(tǒng)吸收的熱量，W表示系統(tǒng)所作的功，E表示系統(tǒng)內(nèi)能。熱力學(xué)第一定律微分式：9-2-2熱力學(xué)第一定律的數(shù)學(xué)描述熱力學(xué)第一定律：包括熱18符號規(guī)定：1、系統(tǒng)吸收熱量為正，系統(tǒng)放熱為負。2、系統(tǒng)對外作功為正，外界對系統(tǒng)作功為負。3、系統(tǒng)內(nèi)能增加為正，系統(tǒng)內(nèi)能減少為負。第一類永動機：不需要外界提供能量，但可以繼續(xù)不斷地對外做功的機器。熱力學(xué)第一定律：“不可能制造出第一類永動機”。符號規(guī)定：1、系統(tǒng)吸收熱量為正，系統(tǒng)放熱為負。2、系統(tǒng)對外作199-2-3準靜態(tài)過程中熱量、功和內(nèi)能準靜態(tài)過程中功的計算(PB,VB,TB)(PA,VA,TA)PVOdVVAVBdl9-2-3準靜態(tài)過程中熱量、功和內(nèi)能準靜態(tài)過程中功的計算(201.

此過程所作的功反映在P-V圖上，就是曲線下的面積。1V2V12系統(tǒng)對外界作功，W為正。外界對系統(tǒng)作功，W為負。2.系統(tǒng)對外界作了功，系統(tǒng)的狀態(tài)改變，內(nèi)能也改變“功”是系統(tǒng)內(nèi)能變化的量度，功不僅與初、末態(tài)有關(guān)，還與過程有關(guān)是過程量。PVdV符號法則：注意：1.此過程所作的功反映在P-V圖上，就是曲線下的面21準靜態(tài)過程中熱量的計算熱容量：物體溫度升高一度所需要吸收的熱量。比熱：單位質(zhì)量物質(zhì)熱容量。單位：單位：準靜態(tài)過程中熱量的計算熱容量：物體溫度升高一度所需要吸收的22摩爾熱容量：1mol物質(zhì)的熱容量。定體摩爾熱容：1mol理想氣體在體積不變的狀態(tài)下，溫度升高一度所需要吸收的熱量。自由度概念參考P.41,10-3-1摩爾熱容量：1mol物質(zhì)的熱容量。定體摩爾熱容：1m23定壓摩爾熱容：1mol理想氣體在壓強不變的狀態(tài)下，溫度升高一度所需要吸收的熱量。（i為分子的自由度數(shù)）單原子氣體：i=3,氦、氖雙原子氣體：i=5，氫、氧、氮多原子氣體：i=6，水蒸汽、二氧化碳、甲烷定壓摩爾熱容：1mol理想氣體在壓強不變的狀態(tài)下，溫度升24定體摩爾熱容與定壓摩爾熱容的關(guān)系邁耶公式：結(jié)論：

同一狀態(tài)下1摩爾的理想氣體溫度升高1K，等壓過程需要吸收的熱量比等體過程吸收的熱量多8.31J。比熱容比：單原子分子：雙原子分子：定體摩爾熱容與定壓摩爾熱容的關(guān)系邁耶公式：結(jié)論：同一狀態(tài)25微過程的熱量計算式：熱量計算式：準靜態(tài)過程中內(nèi)能變化的計算設(shè)想一個狀態(tài)變化過程，過程中系統(tǒng)的體積不變。微過程的熱量計算式：熱量計算式：準靜態(tài)過程中內(nèi)能變化的計26即有內(nèi)能增量：內(nèi)能：結(jié)論：理想氣體的內(nèi)能只是溫度的單值函數(shù)。注意：內(nèi)能是狀態(tài)量，內(nèi)能的增量與過程無關(guān)，因此上式適合于任意過程。即有內(nèi)能增量：內(nèi)能：結(jié)論：理想氣體的內(nèi)能只是溫度的單值函數(shù)。271.等體過程V=恒量，dV=0，dW=pdV=0，T2T1pV0ab等體過程中，外界傳給氣體的熱量全部用來增加氣體的內(nèi)能，系統(tǒng)對外不作功。§9-3熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用1.等體過程V=恒量，dV=0，dW=pdV=0，T2T1p282.等壓過程p=恒量12p21OVVV等壓過程中系統(tǒng)吸收的熱量一部分用來增加系統(tǒng)的內(nèi)能，一部分用來對外做功。2.等壓過程p=恒量12p21OVVV等壓過程中系統(tǒng)吸293.等溫過程T=恒量，dT=0，dE=0pVp1p2III..OV2V1等溫過程中系統(tǒng)吸收的熱量全部轉(zhuǎn)化為對外做功，系統(tǒng)內(nèi)能保持不變。3.等溫過程T=恒量，dT=0，dE=0pVp1p2II30例1一定量的理想氣體，由狀態(tài)a經(jīng)b到達c。（圖中abc為一直線），求此過程中：

（1）氣體對外作的功；（2）氣體內(nèi)能的增量；（3）氣體吸收的熱量。p/atmV/l0321321cba解例1一定量的理想氣體，由狀態(tài)a經(jīng)b到達c。（圖中abc為31剛性雙原子分子的理想氣體在等壓下膨脹所作的功為W，則傳遞給氣體的熱量是多少？，則W/Q=常溫常壓下，一定量的某種理想氣體(其分子可視為剛性分子，自由度為i)，在等壓過程中吸熱為Q，對外作功為W，內(nèi)能增加為剛性雙原子分子的理想氣體在等壓下膨脹所作的功為W，則傳遞給氣32例3.質(zhì)量為2.810-3kg，壓強為1atm，溫度為27℃的氮氣。先在體積不變的情況下使其壓強增至3atm，再經(jīng)等溫膨脹使壓強降至1atm，然后又在等壓過程中將體積壓縮一半。試求氮氣在全部過程中的內(nèi)能變化，所作的功以及吸收的熱量，并畫出P-V圖。解V3V4Vp/atm132V1例3.質(zhì)量為2.810-3kg，壓強為1atm，溫度為233V3V4Vp/atm132V1V3V4Vp/atm132V134等容過程：等溫過程：V3V4Vp/atm132V1等容過程：等溫過程：V3V4Vp/atm132V135等壓過程：V3V4Vp/atm132V1等壓過程：V3V4Vp/atm132V136一、絕熱過程系統(tǒng)不與外界交換熱量的過程。絕熱過程中系統(tǒng)對外做功全部是以系統(tǒng)內(nèi)能減少為代價的。絕熱方程氣體絕熱自由膨脹氣體真空Q=0，W=0，△E=09-3-2絕熱過程一、絕熱過程系統(tǒng)不與外界交換熱量的過程。絕熱過程中系統(tǒng)對外做37絕熱線與等溫線比較膨脹相同的體積，絕熱過程比等溫過程壓強下降得快絕熱線等溫線等溫絕熱絕熱線比等溫線更陡。絕熱線與等溫線比較膨脹相同的體積，絕熱過程比等溫過程壓強下降38例:1mol單原子理想氣體,由狀態(tài)a(p1,V1)先等壓加熱至體積增大一倍，再等容加熱至壓力增大一倍，最后再經(jīng)絕熱膨脹，使其溫度降至初始溫度。如圖，試求：（1）狀態(tài)d的體積Vd；（2）整個過程對外所作的功;（3）整個過程吸收的熱量。解：（1）根據(jù)題意又根據(jù)物態(tài)方程oVp2p1p1V12V1abcd例:1mol單原子理想氣體,由狀態(tài)a(p1,V1)先等壓加熱39再根據(jù)絕熱方程（2）先求各分過程的功oVp2p1p1V12V1abcd再根據(jù)絕熱方程（2）先求各分過程的功oVp2p1p1V12V40（3）計算整個過程吸收的總熱量有兩種方法方法一：根據(jù)整個過程吸收的總熱量等于各分過程吸收熱量的和。oVp2p1p1V12V1abcd（3）計算整個過程吸收的總熱量有兩種方法方法一：根據(jù)整個過程41方法二：對abcd整個過程應(yīng)用熱力學(xué)第一定律：oVp2P1P1V12V1abcd方法二：對abcd整個過程應(yīng)用熱力學(xué)第一定律：oVp2P1P429-4-1循環(huán)過程循環(huán)過程：

系統(tǒng)經(jīng)歷了一系列狀態(tài)變化過程以后，又回到原來狀態(tài)的過程。

§9-4循環(huán)過程9-4-1循環(huán)過程循環(huán)過程：§9-4循環(huán)過程43循環(huán)特征：E=0凈功：結(jié)論：在任何一個循環(huán)過程中，系統(tǒng)所做的凈功在數(shù)值上等于p–V圖上循環(huán)曲線所包圍的面積。pVbaIIIpbVbpaVa若循環(huán)的每一階段都是準靜態(tài)過程，則此循環(huán)可用p-V圖上的一條閉合曲線表示。循環(huán)特征：E=0凈功：結(jié)論：在任何一個循環(huán)過程中，系44循環(huán)過程的分類：正循環(huán)：在p–V圖上循環(huán)過程按順時針進行逆循環(huán)：在p–V圖上循環(huán)過程按逆時針進行熱機：能夠?qū)崿F(xiàn)正循環(huán)的機器致冷機：能夠?qū)崿F(xiàn)逆循環(huán)的機器設(shè)：系統(tǒng)吸熱Q1系統(tǒng)放熱Q2。循環(huán)過程的熱力學(xué)第一定律：循環(huán)過程的分類：正循環(huán)：在p–V圖上循環(huán)過程按順時針進459-4-2熱機和制冷機工作物質(zhì)：在熱機中被用來吸收熱量、并對外做功的物質(zhì)。熱機效率：在一次循環(huán)過程中，工作物質(zhì)對外作的凈功與它從高溫熱源吸收的熱量之比。9-4-2熱機和制冷機工作物質(zhì)：在熱機中被用來吸收熱量、46致冷過程：外界作功W，系統(tǒng)吸熱Q2，放熱Q1。致冷系數(shù)：制冷系數(shù)：制冷機從低溫熱源吸取的熱量與外界做功之比。致冷過程：外界作功W，系統(tǒng)吸熱Q2，放熱Q1。致冷系數(shù)：479-4-3卡諾循環(huán)及其效率1824年，法國青年科學(xué)家卡諾（1796-1832）提出一種理想熱機，工作物質(zhì)只與兩個恒定熱源（一個高溫熱源，一個低溫熱源）交換熱量。整個循環(huán)過程是由兩個絕熱過程和兩個等溫過程構(gòu)成，這樣的循環(huán)過程稱為卡諾循環(huán)。9-4-3卡諾循環(huán)及其效率1824年，法國青年科4812：與溫度為T1的高溫熱源接觸，T1不變，體積由V1膨脹到V2，從熱源吸收熱量為:23：絕熱膨脹，體積由V2變到V3，吸熱為零。34：與溫度為T2的低溫熱源接觸,T2不變，體積由V3壓縮到V4，從熱源放熱為:41：絕熱壓縮，體積由V4變到V1，吸熱為零。12：與溫度為T1的高溫熱源接觸，T1不變，體積由V149對絕熱線23和41：對絕熱線23和41：50說明：（1）完成一次卡諾循環(huán)必須有溫度一定的高溫和低溫熱源（2）卡諾循環(huán)的效率只與兩個熱源溫度有關(guān)（3）卡諾循環(huán)效率總小于1卡諾致冷機：卡諾致冷系數(shù)：說明：（1）完成一次卡諾循環(huán)必須有溫度一定的高溫（2）卡諾循51理想氣體卡諾循環(huán)過程的兩條絕熱線下的面積大小(圖中陰影部分)分別為S1和S2，則二者的大小關(guān)系是：理想氣體卡諾循環(huán)過程的兩條絕熱線下的面積大小(圖中陰影部分)52例:1mol氧氣作如圖所示的循環(huán).求循環(huán)效率.解:QpVpV000等溫abc02VQQcaabbc2p0例:1mol氧氣作如圖所示的循環(huán).求循環(huán)效率.解:QpVp53例3.210-2kg氧氣作ABCD循環(huán)過程。AB和CD都為等溫過程，設(shè)T1=300K，T2=200K，V2=2V1。求循環(huán)效率。DABCT1=300KT2=200KV2V1Vp解：吸熱放熱例3.210-2kg氧氣作ABCD循環(huán)過程。AB和54吸熱放熱DABCT1=300KT2=200KV2V1Vp吸熱放熱DABCT1=300KT2=200KV2V1Vp55大學(xué)物理之熱力學(xué)第一定律課件56用戶名：college_physics@密碼：daxuewuli公共信箱：用戶名：college_physics@公57大學(xué)物理（下）內(nèi)容提要熱學(xué)光學(xué)近代物理熱力學(xué)定律氣體動理論干涉衍射幾何光學(xué)波動光學(xué)偏振量子物理狹義相對論大學(xué)物理（下）內(nèi)容提要熱學(xué)光學(xué)近代物理熱力學(xué)定律氣體動理58第九章熱力學(xué)基礎(chǔ)第九章熱力學(xué)基礎(chǔ)59§9-1熱力學(xué)的基本概念9-1-1熱力學(xué)系統(tǒng)在熱力學(xué)中把要研究的宏觀物體（氣體、液體、固體）稱為熱力學(xué)系統(tǒng)，簡稱系統(tǒng)。外界：系統(tǒng)以外與系統(tǒng)有著相互作用的環(huán)境。孤立系統(tǒng)：與外界不發(fā)生任何能量和物質(zhì)的熱力學(xué)系統(tǒng)。封閉系統(tǒng)：與外界只有能量交換而沒有物質(zhì)交換的系統(tǒng)?！?-1熱力學(xué)的基本概念9-1-1熱力學(xué)系統(tǒng)在熱60狀態(tài)參量：描述熱力學(xué)系統(tǒng)狀態(tài)的物理量。描述氣體的狀態(tài)參量：壓強、體積和溫度。垂直作用在單位容器壁面積上的氣體壓力。壓強（P）：國際單位：帕斯卡（Pa=N/m2）1標準大氣壓=1.01325×105（Pa）=760mmHg狀態(tài)參量：描述熱力學(xué)系統(tǒng)狀態(tài)的物理量。描述氣體的狀態(tài)參量：壓61體積(V)：氣體分子自由活動的空間。國際單位：米3（m3）溫度(T)：溫度是表征在熱平衡狀態(tài)下系統(tǒng)宏觀性質(zhì)的物理量。攝氏溫標：t℃熱力學(xué)溫標：TK

水的冰點——0℃水的沸點——100℃絕對零度：T=0K

t=-273.15℃體積(V)：氣體分子自由活動的空間。國際單位：米3（m3629-1-2平衡態(tài)準靜態(tài)過程平衡態(tài)：一個孤立系統(tǒng)，其宏觀性質(zhì)在經(jīng)過充分長的時間后保持不變（即其狀態(tài)參量不再隨時間改變）的狀態(tài)。注意：如果系統(tǒng)與外界有能量交換，即使系統(tǒng)的宏觀性質(zhì)不隨時間變化，也不能斷定系統(tǒng)是否處于平衡態(tài)。9-1-2平衡態(tài)準靜態(tài)過程平衡態(tài)：一個孤立系統(tǒng)，其宏63熱力學(xué)過程：熱力學(xué)系統(tǒng)的狀態(tài)隨時間發(fā)生變化的過程。P準靜態(tài)過程：狀態(tài)變化過程進行得非常緩慢，以至于過程中的每一個中間狀態(tài)都近似于平衡態(tài)。準靜態(tài)過程的過程曲線可以用P-V圖來描述，圖上的每一點都表示系統(tǒng)的一個平衡態(tài)。(PB,VB,TB)(PA,VA,TA)PVO(PC,VC,TC)熱力學(xué)過程：熱力學(xué)系統(tǒng)的狀態(tài)隨時間發(fā)生變化的過程。P準靜態(tài)過649-1-3理想氣體狀態(tài)方程理想氣體：在任何情況下都嚴格遵守“波-馬定律”、“蓋-呂定律”以及“查理定律”的氣體。（質(zhì)量不變）9-1-3理想氣體狀態(tài)方程理想氣體：在任何情況下都嚴格遵65標準狀態(tài)：m為氣體的總質(zhì)量。M為氣體的摩爾質(zhì)量。其中：標準狀態(tài)：m為氣體的總質(zhì)量。其中：66理想氣體狀態(tài)方程：令：R稱為“摩爾氣體常量

”代入：理想氣體狀態(tài)方程：令：R稱為“摩爾氣體常量”代入：67分子質(zhì)量為m0，氣體分子數(shù)為N，分子數(shù)密度n。阿伏伽德羅常數(shù)玻耳茲曼常量分子質(zhì)量為m0，氣體分子數(shù)為N，分子數(shù)密度n。阿伏伽德羅68

例1:若理想氣體的體積為V，壓強為p，溫度為T，一個分子的質(zhì)量為m，k為玻爾茲曼常量，R為普適氣體常量，則該理想氣體的分子數(shù)為答案:pV/(kT)例2:一定量某理想氣體按pV2＝恒量的規(guī)律膨脹，則膨脹后理想氣體的溫度(A)將升高．(B)將降低．(C)不變．(D)升高還是降低，不能確定．例1:若理想氣體的體積為V，壓強為p，溫度為T，一個分子的69

例1:若理想氣體的體積為V，壓強為p，溫度為T，一個分子的質(zhì)量為m，k為玻爾茲曼常量，R為普適氣體常量，則該理想氣體的分子數(shù)為答案:pV/(kT)例2:一定量某理想氣體按pV2＝恒量的規(guī)律膨脹，則膨脹后理想氣體的溫度(A)將升高．(B)將降低．

(C)不變．(D)升高還是降低，不能確定．例3:若室內(nèi)生起爐子后溫度從15℃升高到27℃，而室內(nèi)氣壓不變，則此時室內(nèi)的分子數(shù)減少的百分比是多少？

答案:4%例1:若理想氣體的體積為V，壓強為p，溫度為T，一個分子的709-2-1改變系統(tǒng)內(nèi)能的兩條途徑熱功當量內(nèi)能：系統(tǒng)內(nèi)分子熱運動的動能和分子之間的相互作用勢能之總和。理想氣體內(nèi)能：理想氣體的內(nèi)能只與分子熱運動的動能有關(guān)，是溫度的單值函數(shù)?！?-2熱力學(xué)第一定律9-2-1改變系統(tǒng)內(nèi)能的兩條途徑熱功當量內(nèi)能：系統(tǒng)內(nèi)分子71改變系統(tǒng)內(nèi)能的兩種不同方法：鉆木取火——通過做功的方式將機械能轉(zhuǎn)換為物體的內(nèi)能。烤火——通過熱量傳遞提高物體內(nèi)能。改變系統(tǒng)內(nèi)能的兩種不同方法：鉆木取火——通過做功的方式72熱量(Q)

：系統(tǒng)之間由于熱相互作用而傳遞的能量。焦耳用于測定熱功當量的實驗裝置。注意：功和熱量都是過程量，而內(nèi)能是狀態(tài)量，通過做功或傳遞熱量的過程使系統(tǒng)的狀態(tài)（內(nèi)能）發(fā)生變化。熱功當量：1卡=4.186焦耳作功和傳熱對改變系統(tǒng)的內(nèi)能效果是一樣的。熱量(Q)：系統(tǒng)之間由于熱相互作用而傳遞的能量。焦耳用于739-2-2熱力學(xué)第一定律的數(shù)學(xué)描述熱力學(xué)第一定律：包括熱現(xiàn)象在內(nèi)的能量守恒和轉(zhuǎn)換定律。

Q表示系統(tǒng)吸收的熱量，W表示系統(tǒng)所作的功，E表示系統(tǒng)內(nèi)能。熱力學(xué)第一定律微分式：9-2-2熱力學(xué)第一定律的數(shù)學(xué)描述熱力學(xué)第一定律：包括熱74符號規(guī)定：1、系統(tǒng)吸收熱量為正，系統(tǒng)放熱為負。2、系統(tǒng)對外作功為正，外界對系統(tǒng)作功為負。3、系統(tǒng)內(nèi)能增加為正，系統(tǒng)內(nèi)能減少為負。第一類永動機：不需要外界提供能量，但可以繼續(xù)不斷地對外做功的機器。熱力學(xué)第一定律：“不可能制造出第一類永動機”。符號規(guī)定：1、系統(tǒng)吸收熱量為正，系統(tǒng)放熱為負。2、系統(tǒng)對外作759-2-3準靜態(tài)過程中熱量、功和內(nèi)能準靜態(tài)過程中功的計算(PB,VB,TB)(PA,VA,TA)PVOdVVAVBdl9-2-3準靜態(tài)過程中熱量、功和內(nèi)能準靜態(tài)過程中功的計算(761.

此過程所作的功反映在P-V圖上，就是曲線下的面積。1V2V12系統(tǒng)對外界作功，W為正。外界對系統(tǒng)作功，W為負。2.系統(tǒng)對外界作了功，系統(tǒng)的狀態(tài)改變，內(nèi)能也改變“功”是系統(tǒng)內(nèi)能變化的量度，功不僅與初、末態(tài)有關(guān)，還與過程有關(guān)是過程量。PVdV符號法則：注意：1.此過程所作的功反映在P-V圖上，就是曲線下的面77準靜態(tài)過程中熱量的計算熱容量：物體溫度升高一度所需要吸收的熱量。比熱：單位質(zhì)量物質(zhì)熱容量。單位：單位：準靜態(tài)過程中熱量的計算熱容量：物體溫度升高一度所需要吸收的78摩爾熱容量：1mol物質(zhì)的熱容量。定體摩爾熱容：1mol理想氣體在體積不變的狀態(tài)下，溫度升高一度所需要吸收的熱量。自由度概念參考P.41,10-3-1摩爾熱容量：1mol物質(zhì)的熱容量。定體摩爾熱容：1m79定壓摩爾熱容：1mol理想氣體在壓強不變的狀態(tài)下，溫度升高一度所需要吸收的熱量。（i為分子的自由度數(shù)）單原子氣體：i=3,氦、氖雙原子氣體：i=5，氫、氧、氮多原子氣體：i=6，水蒸汽、二氧化碳、甲烷定壓摩爾熱容：1mol理想氣體在壓強不變的狀態(tài)下，溫度升80定體摩爾熱容與定壓摩爾熱容的關(guān)系邁耶公式：結(jié)論：

同一狀態(tài)下1摩爾的理想氣體溫度升高1K，等壓過程需要吸收的熱量比等體過程吸收的熱量多8.31J。比熱容比：單原子分子：雙原子分子：定體摩爾熱容與定壓摩爾熱容的關(guān)系邁耶公式：結(jié)論：同一狀態(tài)81微過程的熱量計算式：熱量計算式：準靜態(tài)過程中內(nèi)能變化的計算設(shè)想一個狀態(tài)變化過程，過程中系統(tǒng)的體積不變。微過程的熱量計算式：熱量計算式：準靜態(tài)過程中內(nèi)能變化的計82即有內(nèi)能增量：內(nèi)能：結(jié)論：理想氣體的內(nèi)能只是溫度的單值函數(shù)。注意：內(nèi)能是狀態(tài)量，內(nèi)能的增量與過程無關(guān)，因此上式適合于任意過程。即有內(nèi)能增量：內(nèi)能：結(jié)論：理想氣體的內(nèi)能只是溫度的單值函數(shù)。831.等體過程V=恒量，dV=0，dW=pdV=0，T2T1pV0ab等體過程中，外界傳給氣體的熱量全部用來增加氣體的內(nèi)能，系統(tǒng)對外不作功?！?-3熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用1.等體過程V=恒量，dV=0，dW=pdV=0，T2T1p842.等壓過程p=恒量12p21OVVV等壓過程中系統(tǒng)吸收的熱量一部分用來增加系統(tǒng)的內(nèi)能，一部分用來對外做功。2.等壓過程p=恒量12p21OVVV等壓過程中系統(tǒng)吸853.等溫過程T=恒量，dT=0，dE=0pVp1p2III..OV2V1等溫過程中系統(tǒng)吸收的熱量全部轉(zhuǎn)化為對外做功，系統(tǒng)內(nèi)能保持不變。3.等溫過程T=恒量，dT=0，dE=0pVp1p2II86例1一定量的理想氣體，由狀態(tài)a經(jīng)b到達c。（圖中abc為一直線），求此過程中：

（1）氣體對外作的功；（2）氣體內(nèi)能的增量；（3）氣體吸收的熱量。p/atmV/l0321321cba解例1一定量的理想氣體，由狀態(tài)a經(jīng)b到達c。（圖中abc為87剛性雙原子分子的理想氣體在等壓下膨脹所作的功為W，則傳遞給氣體的熱量是多少？，則W/Q=常溫常壓下，一定量的某種理想氣體(其分子可視為剛性分子，自由度為i)，在等壓過程中吸熱為Q，對外作功為W，內(nèi)能增加為剛性雙原子分子的理想氣體在等壓下膨脹所作的功為W，則傳遞給氣88例3.質(zhì)量為2.810-3kg，壓強為1atm，溫度為27℃的氮氣。先在體積不變的情況下使其壓強增至3atm，再經(jīng)等溫膨脹使壓強降至1atm，然后又在等壓過程中將體積壓縮一半。試求氮氣在全部過程中的內(nèi)能變化，所作的功以及吸收的熱量，并畫出P-V圖。解V3V4Vp/atm132V1例3.質(zhì)量為2.810-3kg，壓強為1atm，溫度為289V3V4Vp/atm132V1V3V4Vp/atm132V190等容過程：等溫過程：V3V4Vp/atm132V1等容過程：等溫過程：V3V4Vp/atm132V191等壓過程：V3V4Vp/atm132V1等壓過程：V3V4Vp/atm132V192一、絕熱過程系統(tǒng)不與外界交換熱量的過程。絕熱過程中系統(tǒng)對外做功全部是以系統(tǒng)內(nèi)能減少為代價的。絕熱方程氣體絕熱自由膨脹氣體真空Q=0，W=0，△E=09-3-2絕熱過程一、絕熱過程系統(tǒng)不與外界交換熱量的過程。絕熱過程中系統(tǒng)對外做93絕熱線與等溫線比較膨脹相同的體積，絕熱過程比等溫過程壓強下降得快絕熱線等溫線等溫絕熱絕熱線比等溫線更陡。絕熱線與等溫線比較膨脹相同的體積，絕熱過程比等溫過程壓強下降94例:1mol單原子理想氣體,由狀態(tài)a(p1,V1)先等壓加熱至體積增大一倍，再等容加熱至壓力增大一倍，最后再經(jīng)絕熱膨脹，使其溫度降至初始溫度。如圖，試求：（1）狀態(tài)d的體積Vd；（2）整個過程對外所作的功;（3）整個過程吸收的熱量。解：（1）根據(jù)題意又根據(jù)物態(tài)方程oVp2p1p1V12V1abcd例:1mol單原子理想氣體,由狀態(tài)a(p1,V1)先等壓加熱95再根據(jù)絕熱方程（2）先求各分過程的功oVp2p1p1V12V1abcd再根據(jù)絕熱方程（2）先求各分過程的功oVp2p1p1V12V96（3）計算整個過程吸收的總熱量有兩種方法方法一：根據(jù)整個過程吸收的總熱量等于各分過程吸收熱量的和。oVp2p1p1V12V1abcd（3）計算整個過程吸收的總熱量有兩種方法方法一：根據(jù)整個過程97方法二：對abcd整個過程應(yīng)用熱力學(xué)第一定律：oVp2P1P1V12V1abcd方法二：對abcd整個過程應(yīng)用熱力學(xué)第一定律：oVp2P1P989-4-1循環(huán)過程循環(huán)過程：

系統(tǒng)經(jīng)歷了一系列狀態(tài)變化過程以后，又回到原來狀態(tài)的過程。

§9-4循環(huán)過程9-4-1循環(huán)過程循環(huán)過程：§9-4循環(huán)過程99循環(huán)特征：E=0凈功：結(jié)論：在任何一個循環(huán)過程中，系統(tǒng)所做的凈功在數(shù)值上等于p–V圖上循環(huán)曲線所包圍的面積。pVbaIIIpbVbpaVa若循環(huán)的每一階段都是準靜態(tài)過程，則此循環(huán)可用p-V圖上的