新版熱力學第一定律課件

物理化學BI—第一章DU=Q+W2022/11/25物理化學BI—第一章DU=Q+W2022/11/22第一章熱力學第一定律1.1

熱力學基本概念1.2可逆過程1.8熱力學第一定律對化學反應的應用---熱化學1.3熱力學第一定律1.4兩種過程的熱Qp、QV1.6關于相變的初步討論1.7熱力學第一定律對理想氣體的應用1.5簡單變溫過程熱的計算2022/11/25第一章熱力學第一定律1.1熱力學基本概念1.2可熱力學能、熱和功熱力學能體系總體能量狀況：整體動能、整體勢能、熱力學能

熱力學能（thermodynamicenergy），

又稱為內(nèi)能（internalenergy）

，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、核能以及各種粒子之間的相互作用位能等。熱力學能用符號U表示。2022/11/25熱力學能、熱和功熱力學能熱力學能（thermodyn

焦耳的一系列實驗絕熱封閉系統(tǒng)攪拌水作功開動電機作功壓縮氣體作功關于熱力學能（U）的定義結(jié)論：無論以何種方式，無論直接或分成幾個步驟，使一個絕熱封閉體系從某一始態(tài)變到某一終態(tài)，所需的功是一定的，這個功只與體系的始態(tài)和終態(tài)有關。2022/11/25焦耳的一系列實驗絕熱封閉系統(tǒng)攪拌水作功開動電機作功壓縮氣體關于熱力學能（U）的定義始態(tài)(T1,V1)終態(tài)(T2,V2)途徑1，W途徑2，W途徑3，W絕熱封閉系統(tǒng)狀態(tài)改變，整體勢能、動能未變。這表明體系存在一個狀態(tài)函數(shù)，在絕熱過程中此狀態(tài)函數(shù)的改變量等于過程的功。焦耳實驗結(jié)論可表示為:

U=U2－U1=

W（封閉，絕熱）根據(jù)GB3102.8－93狀態(tài)函數(shù)U稱為熱力學能，單位為J。2022/11/25關于熱力學能（U）的定義始態(tài)(T1,V1)熱力學能U是狀態(tài)函數(shù)，屬廣度性質(zhì)（1）定態(tài)下有定值；（2）ΔU只決定于始末態(tài)，與變化的路徑無關。2022/11/25熱力學能U是狀態(tài)函數(shù)，屬廣度性質(zhì)（1）定態(tài)下有定值；2022熱力學能

熱力學能的絕對值無法確定，但一個體系在某一狀態(tài)下它的熱力學能是多少沒有意義，這并不影響我們討論問題，我們關心的焦點是體系由始態(tài)變到終態(tài)后熱力學能的改變量是多少。2022/11/25熱力學能熱力學能的絕對值無法確定，但一個體系在某熱和功功（work）熱（heat）體系與環(huán)境之間因溫差而傳遞的能量稱為熱，用符號Q

表示。它是環(huán)境與系統(tǒng)間無序的能量傳遞形式。

體系與環(huán)境之間傳遞的除熱以外的其它能量都稱為功，用符號W表示。它是環(huán)境與系統(tǒng)間有序的能量傳遞形式

2022/11/25熱和功功（work）熱（heat）體系與環(huán)境之間因溫熱和功功（work）熱（heat）2022/11/25熱和功功（work）熱（heat）2022/11/22對熱和功的幾點交待（1）Q和W只是能量傳遞形式，本身不是能量；有過程才會有Q和W。

所以U是狀態(tài)函數(shù)，而Q和W不是。2022/11/25對熱和功的幾點交待（1）Q和W只是能量傳遞形式，本身不是能量對熱和功的幾點交待改變量：2022/11/25對熱和功的幾點交待改變量：2022/11/22對熱和功的幾點交待（2）Q和W是體系與環(huán)境之間能量傳遞形式，離開環(huán)境無所謂熱和功的概念。（3）關于Q和W的符號規(guī)定：體系吸熱Q>0，放熱Q<0

；環(huán)境對體系做功W>0，體系對環(huán)境做功W<

0。2022/11/25對熱和功的幾點交待（2）Q和W是體系與環(huán)境之間能量傳遞形式，對熱和功的幾點交待（4）分類熱：簡單變溫過程中的熱；相變熱；化學反應熱。功：膨脹功（體積功）We；

非膨脹功（其他功）。如機械功、表面功、電功。2022/11/25對熱和功的幾點交待（4）分類2022/11/22對熱和功的幾點交待（5）關于We。

如下圖所示，一個帶有理想活塞貯有一定量氣體的氣缸，截面積為A；環(huán)境壓力為p外。設活塞在力的方向上的位移為dl。F’2022/11/25對熱和功的幾點交待（5）關于We。F’2022/11/22關于體積功（教材32頁）在此微小過程中，氣體克服外力所作的功：如果體系發(fā)生明顯的體積變化，則：------計算體積功的基本公式2022/11/25關于體積功（教材32頁）在此微小過程中，氣體克服外力所作的功關于體積功例1：氣體向真空膨脹（自由膨脹）例2：等容過程2022/11/25關于體積功例1：氣體向真空膨脹（自由膨脹）例2：等容過程20關于體積功例3：恒外壓過程例4：等壓過程（p1=p2=p外=p）2022/11/25關于體積功例3：恒外壓過程例4：等壓過程（p1=p2=p外=1.2可逆過程

1.2.1實例討論

1.2.2可逆過程定義

1.2.3可逆過程特點

1.2.4可逆過程重要性2022/11/251.2可逆過程1.2.1實例討論1.2.2可實例討論---功與過程設在定溫下，一定量理想氣體在活塞筒中克服外壓,經(jīng)4種不同途徑，體積從V1膨脹到V2所作的功。1.自由膨脹（freeexpansion）（向真空膨脹）

2.等外壓膨脹（pe保持不變）因為

體系所作的功如陰影面積所示。

圖1.2.1等外壓膨脹2022/11/25實例討論---功與過程設在定溫下，一定量理想氣體在活實例討論---功與過程圖1.2.1等外壓膨脹p2Vp2P2,V2Tp1P1,V1T2.2022/11/25實例討論---功與過程圖1.2.1等外壓膨脹p2p2P2實例討論---功與過程3.多次等外壓膨脹(1)克服外壓為，體積從膨脹到；(2)克服外壓為，體積從

膨脹到；(3)克服外壓為，體積從膨脹到?？梢?，外壓差距越小，膨脹次數(shù)越多，做的功也越多。

所作的功等于3次作功的加和。圖1.2.2多次等外壓膨脹2022/11/25實例討論---功與過程3.多次等外壓膨脹(1)克服外壓為實例討論---功與過程圖1.2.2多次等外壓膨脹p2P2,V2T123p1P1,V1TP’’TP’’,V’’P’P

‘,V‘T3.P’P’’p22022/11/25實例討論---功與過程圖1.2.2多次等外壓膨脹p2P2p2P2,V2T123p1P1,V1TP’’TP’’,V’’P’P

‘,V‘T3.p1P1,V1TP2P2,V2T一粒粒取走砂粒(pe=p-dp)4.示意圖p2Vp2P2,V2Tp1P1,V1T2.一次等外壓有限次等外壓無限次等外壓P’’P’p22022/11/25p2P2,V2T123p1P1,V1TP’’TP’’,V’’實例討論---功與過程4.外壓比內(nèi)壓小一個無窮小的值這相當于活塞筒外有一堆細沙，每次拿掉一粒，該膨脹過程是無限緩慢的，每一步都接近于平衡態(tài)。圖1.2.3可逆膨脹2022/11/25實例討論---功與過程4.外壓比內(nèi)壓小一個無窮小的值實例討論---功與過程圖1.2.3可逆膨脹2022/11/25實例討論---功與過程圖1.2.3可逆膨脹2022/11準靜態(tài)過程（guasistaticprocess）在過程進行的每一瞬間，體系都接近于平衡狀態(tài)，以致在任意選取的短時間dt內(nèi)，狀態(tài)參量在整個系統(tǒng)的各部分都有確定的值，整個過程可以看成是由一系列極接近平衡的狀態(tài)所構(gòu)成，這種過程稱為準靜態(tài)過程。

準靜態(tài)過程是一種理想過程，實際上是辦不到的。上例無限緩慢地壓縮和無限緩慢地膨脹過程可近似看作為準靜態(tài)過程。2022/11/25準靜態(tài)過程（guasistaticprocess）實例討論---功與過程1.一次等外壓壓縮

在外壓為

下，一次從壓縮到，環(huán)境對體系所作的功（即體系得到的功）為：壓縮過程將體積從壓縮到，有如下三種途徑：圖1.2.4等外壓壓縮2022/11/25實例討論---功與過程1.一次等外壓壓縮在外實例討論---功與過程圖1.2.4等外壓壓縮2022/11/25實例討論---功與過程圖1.2.4等外壓壓縮2022/1實例討論---功與過程2.多次等外壓壓縮

第一步：用的壓力將體系從壓縮到；第二步：用的壓力將體系從壓縮到；第三步：用的壓力將體系從壓縮到。整個過程所作的功為三步加和。圖1.2.5多次等外壓壓縮2022/11/25實例討論---功與過程2.多次等外壓壓縮實例討論---功與過程圖1.2.5多次等外壓壓縮2022/11/25實例討論---功與過程圖1.2.5多次等外壓壓縮2022實例討論---功與過程3.可逆壓縮如果將拿掉的沙子一粒一粒放回，慢慢壓縮，直到恢復原狀，所作的功為：則體系和環(huán)境都能恢復到原狀。圖1.2.6可逆壓縮2022/11/25實例討論---功與過程3.可逆壓縮如果將拿掉實例討論---功與過程圖1.2.6可逆壓縮2022/11/25實例討論---功與過程圖1.2.6可逆壓縮2022/11功與過程---小結(jié)從以上的膨脹與壓縮過程看出，功與變化的途徑有關。雖然始終態(tài)相同，但途徑不同，所作的功也大不相同。顯然，可逆膨脹，體系對環(huán)境作最大功；可逆壓縮，環(huán)境對體系作最小功。2022/11/25功與過程---小結(jié)從以上的膨脹與壓縮過程看出，功與變化的途徑功與過程---小結(jié)（1）有限步變化，正逆過程功值不等，經(jīng)過一個循環(huán)過程，體系恢復原態(tài)而環(huán)境發(fā)生了變化；（2）無限步變化，正逆過程功值相等，經(jīng)過一個循環(huán)過程，體系恢復原態(tài)而環(huán)境也恢復原態(tài)。2022/11/25功與過程---小結(jié)（1）有限步變化，正逆過程功值不等，經(jīng)過一可逆過程定義（reversibleprocess）體系經(jīng)過某一過程從狀態(tài)（1）變到狀態(tài)（2）之后，如果能通過原過程的反向變化，使體系和環(huán)境都恢復到原來的狀態(tài)而未留下任何永久性的變化，則該過程稱為熱力學可逆過程。否則為不可逆過程。熱力學中涉及的可逆過程都是無摩擦力(以及無粘滯性、電阻、磁滯性等廣義摩擦力)的準靜態(tài)過程。（1）（2）2022/11/25可逆過程定義（reversibleprocess）可逆過程特點（reversibleprocess）（b）在整個過程中體系內(nèi)部無限接近于平衡；亦可說：可逆過程是由一連串無限接近于平衡的狀態(tài)所構(gòu)成；（a）體系變化一個循環(huán)后，體系和環(huán)境均恢復原，而且不留痕跡，變化過程中無任何耗散效應；（d）等溫可逆過程中，體系對環(huán)境作最大功，環(huán)境對體系作最小功。（c）可逆過程是速度無限慢，時間無限長的抽象過程；2022/11/25可逆過程特點（reversibleprocess）（b）在可逆過程的重要性1.可逆過程是科學的抽象；2.可逆過程是體系做功能力的標志；3.在熱力學中，絕大多數(shù)狀態(tài)函數(shù)變的計算，是靠可逆過程完成的。2022/11/25可逆過程的重要性1.可逆過程是科學的抽象；2022/11/可以設想一些過程無限趨近于可逆過程（1）在無限接近相平衡條件下發(fā)生的相變化(例如液體在其飽和蒸氣中蒸發(fā)；溶質(zhì)在其飽和溶液中溶解)；（2）在無限接近于化學平衡的情況下發(fā)生的化學反應；（3）原電池電動勢與外加電壓相差很小的情況下，電池充放電。2022/11/25可以設想一些過程無限趨近于可逆過程（1）在無限接近相平衡條件1.3熱力學第一定律

1.3.1熱功當量與能量守恒定律

1.3.2熱力學第一定律的數(shù)學表達式1.3.3熱力學第一定律的文字表述2022/11/251.3熱力學第一定律1.3.1熱功當量與能量守恒定1.3.1熱功當量與能量守恒定律焦耳（Joule）和邁耶(Mayer)自1840年起，歷經(jīng)20多年，用各種實驗求證熱和功的轉(zhuǎn)換關系，得到的結(jié)果是一致的。 即：1cal=4.1840J這就是著名的熱功當量，為能量守恒原理提供了科學的實驗證明。2022/11/251.3.1熱功當量與能量守恒定律焦耳（Joule）和邁耶1.3.1熱功當量與能量守恒定律到1850年，科學界公認能量守恒定律是自然界的普遍規(guī)律之一。能量守恒與轉(zhuǎn)化定律可表述為：自然界的一切物質(zhì)都具有能量，能量有各種不同形式，能夠從一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式，但在轉(zhuǎn)化過程中，能量的總值不變。2022/11/251.3.1熱功當量與能量守恒定律到1850年，科a)普朗克的能量子的發(fā)現(xiàn)；

b)愛因斯坦的充電效應公式；

d)相對論中的質(zhì)能公式

C)玻爾原子結(jié)構(gòu)中的頻率公式；

現(xiàn)代科學的發(fā)展，也充實了能量守恒與轉(zhuǎn)化原理：

能量守恒與轉(zhuǎn)化原理2022/11/25a)普朗克的能量子的發(fā)現(xiàn)；b)愛因斯坦的充電效應公1.3.1熱功當量與能量守恒定律把能量守恒與轉(zhuǎn)化定律應用在熱力學體系中就得到了熱力學第一定律（TheFirstLawofThermodynamics），它是能量守恒定律在熱現(xiàn)象領域內(nèi)所具有的特殊形式。熱力學第一定律是人類經(jīng)驗的總結(jié)。2022/11/251.3.1熱功當量與能量守恒定律把能量守1.3.2熱力學第一定律的數(shù)學表達式dU=Q+W

U=Q+W適用條件：封閉體系、孤立體系封閉系統(tǒng)發(fā)生狀態(tài)變化時其熱力學能的改變量等于變化過程中環(huán)境傳遞給系統(tǒng)的熱及功的總和。2022/11/251.3.2熱力學第一定律的數(shù)學表達式dU=Q+1.3.3熱力學第一定律的文字表述熱力學第一定律可以表述為：

第一類永動機是不可能制成的。第一類永動機（firstkindofperpetualmotionmachine) 一種既不靠外界提供能量，本身也不減少能量，卻可以不斷對外作功的機器稱為第一類永動機，它顯然與能量守恒定律矛盾。 歷史上曾一度熱衷于制造這種機器，均以失敗告終，也就證明了能量守恒定律的正確性。2022/11/251.3.3熱力學第一定律的文字表述熱力學【例題】一體系由A態(tài)變化到B態(tài)，沿途徑I放熱100J，對體系做功50J，問：1、由A態(tài)沿途徑II到B態(tài)，體系做功80J，則過程Q值為多少？2、如果體系再由B態(tài)沿途徑III回到A態(tài)，得到50J的功，體系是吸熱還是放熱，Q值是多少？2022/11/25【例題】一體系由A態(tài)變化到B態(tài)，沿途徑I放熱100J，對【解】途徑I，Q＝－100J，W＝50J1.ΔU=QI+WI=－100+50＝－50J∴QII＝ΔU-WII＝－50＋80＝30J2.ΔU’＝－ΔU＝50J∴QIII＝ΔU-WIII＝50－50＝02022/11/25【解】途徑I，Q＝－100J，W＝50J2022/11/22物理化學BI—第一章DU=Q+W2022/11/25物理化學BI—第一章DU=Q+W2022/11/22第一章熱力學第一定律1.1

熱力學基本概念1.2可逆過程1.8熱力學第一定律對化學反應的應用---熱化學1.3熱力學第一定律1.4兩種過程的熱Qp、QV1.6關于相變的初步討論1.7熱力學第一定律對理想氣體的應用1.5簡單變溫過程熱的計算2022/11/25第一章熱力學第一定律1.1熱力學基本概念1.2可熱力學能、熱和功熱力學能體系總體能量狀況：整體動能、整體勢能、熱力學能

熱力學能（thermodynamicenergy），

又稱為內(nèi)能（internalenergy）

，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、核能以及各種粒子之間的相互作用位能等。熱力學能用符號U表示。2022/11/25熱力學能、熱和功熱力學能熱力學能（thermodyn

焦耳的一系列實驗絕熱封閉系統(tǒng)攪拌水作功開動電機作功壓縮氣體作功關于熱力學能（U）的定義結(jié)論：無論以何種方式，無論直接或分成幾個步驟，使一個絕熱封閉體系從某一始態(tài)變到某一終態(tài)，所需的功是一定的，這個功只與體系的始態(tài)和終態(tài)有關。2022/11/25焦耳的一系列實驗絕熱封閉系統(tǒng)攪拌水作功開動電機作功壓縮氣體關于熱力學能（U）的定義始態(tài)(T1,V1)終態(tài)(T2,V2)途徑1，W途徑2，W途徑3，W絕熱封閉系統(tǒng)狀態(tài)改變，整體勢能、動能未變。這表明體系存在一個狀態(tài)函數(shù)，在絕熱過程中此狀態(tài)函數(shù)的改變量等于過程的功。焦耳實驗結(jié)論可表示為:

U=U2－U1=

W（封閉，絕熱）根據(jù)GB3102.8－93狀態(tài)函數(shù)U稱為熱力學能，單位為J。2022/11/25關于熱力學能（U）的定義始態(tài)(T1,V1)熱力學能U是狀態(tài)函數(shù)，屬廣度性質(zhì)（1）定態(tài)下有定值；（2）ΔU只決定于始末態(tài)，與變化的路徑無關。2022/11/25熱力學能U是狀態(tài)函數(shù)，屬廣度性質(zhì)（1）定態(tài)下有定值；2022熱力學能

熱力學能的絕對值無法確定，但一個體系在某一狀態(tài)下它的熱力學能是多少沒有意義，這并不影響我們討論問題，我們關心的焦點是體系由始態(tài)變到終態(tài)后熱力學能的改變量是多少。2022/11/25熱力學能熱力學能的絕對值無法確定，但一個體系在某熱和功功（work）熱（heat）體系與環(huán)境之間因溫差而傳遞的能量稱為熱，用符號Q

表示。它是環(huán)境與系統(tǒng)間無序的能量傳遞形式。

體系與環(huán)境之間傳遞的除熱以外的其它能量都稱為功，用符號W表示。它是環(huán)境與系統(tǒng)間有序的能量傳遞形式

2022/11/25熱和功功（work）熱（heat）體系與環(huán)境之間因溫熱和功功（work）熱（heat）2022/11/25熱和功功（work）熱（heat）2022/11/22對熱和功的幾點交待（1）Q和W只是能量傳遞形式，本身不是能量；有過程才會有Q和W。

所以U是狀態(tài)函數(shù)，而Q和W不是。2022/11/25對熱和功的幾點交待（1）Q和W只是能量傳遞形式，本身不是能量對熱和功的幾點交待改變量：2022/11/25對熱和功的幾點交待改變量：2022/11/22對熱和功的幾點交待（2）Q和W是體系與環(huán)境之間能量傳遞形式，離開環(huán)境無所謂熱和功的概念。（3）關于Q和W的符號規(guī)定：體系吸熱Q>0，放熱Q<0

；環(huán)境對體系做功W>0，體系對環(huán)境做功W<

0。2022/11/25對熱和功的幾點交待（2）Q和W是體系與環(huán)境之間能量傳遞形式，對熱和功的幾點交待（4）分類熱：簡單變溫過程中的熱；相變熱；化學反應熱。功：膨脹功（體積功）We；

非膨脹功（其他功）。如機械功、表面功、電功。2022/11/25對熱和功的幾點交待（4）分類2022/11/22對熱和功的幾點交待（5）關于We。

如下圖所示，一個帶有理想活塞貯有一定量氣體的氣缸，截面積為A；環(huán)境壓力為p外。設活塞在力的方向上的位移為dl。F’2022/11/25對熱和功的幾點交待（5）關于We。F’2022/11/22關于體積功（教材32頁）在此微小過程中，氣體克服外力所作的功：如果體系發(fā)生明顯的體積變化，則：------計算體積功的基本公式2022/11/25關于體積功（教材32頁）在此微小過程中，氣體克服外力所作的功關于體積功例1：氣體向真空膨脹（自由膨脹）例2：等容過程2022/11/25關于體積功例1：氣體向真空膨脹（自由膨脹）例2：等容過程20關于體積功例3：恒外壓過程例4：等壓過程（p1=p2=p外=p）2022/11/25關于體積功例3：恒外壓過程例4：等壓過程（p1=p2=p外=1.2可逆過程

1.2.1實例討論

1.2.2可逆過程定義

1.2.3可逆過程特點

1.2.4可逆過程重要性2022/11/251.2可逆過程1.2.1實例討論1.2.2可實例討論---功與過程設在定溫下，一定量理想氣體在活塞筒中克服外壓,經(jīng)4種不同途徑，體積從V1膨脹到V2所作的功。1.自由膨脹（freeexpansion）（向真空膨脹）

2.等外壓膨脹（pe保持不變）因為

體系所作的功如陰影面積所示。

圖1.2.1等外壓膨脹2022/11/25實例討論---功與過程設在定溫下，一定量理想氣體在活實例討論---功與過程圖1.2.1等外壓膨脹p2Vp2P2,V2Tp1P1,V1T2.2022/11/25實例討論---功與過程圖1.2.1等外壓膨脹p2p2P2實例討論---功與過程3.多次等外壓膨脹(1)克服外壓為，體積從膨脹到；(2)克服外壓為，體積從

膨脹到；(3)克服外壓為，體積從膨脹到?？梢?，外壓差距越小，膨脹次數(shù)越多，做的功也越多。

所作的功等于3次作功的加和。圖1.2.2多次等外壓膨脹2022/11/25實例討論---功與過程3.多次等外壓膨脹(1)克服外壓為實例討論---功與過程圖1.2.2多次等外壓膨脹p2P2,V2T123p1P1,V1TP’’TP’’,V’’P’P

‘,V‘T3.P’P’’p22022/11/25實例討論---功與過程圖1.2.2多次等外壓膨脹p2P2p2P2,V2T123p1P1,V1TP’’TP’’,V’’P’P

‘,V‘T3.p1P1,V1TP2P2,V2T一粒粒取走砂粒(pe=p-dp)4.示意圖p2Vp2P2,V2Tp1P1,V1T2.一次等外壓有限次等外壓無限次等外壓P’’P’p22022/11/25p2P2,V2T123p1P1,V1TP’’TP’’,V’’實例討論---功與過程4.外壓比內(nèi)壓小一個無窮小的值這相當于活塞筒外有一堆細沙，每次拿掉一粒，該膨脹過程是無限緩慢的，每一步都接近于平衡態(tài)。圖1.2.3可逆膨脹2022/11/25實例討論---功與過程4.外壓比內(nèi)壓小一個無窮小的值實例討論---功與過程圖1.2.3可逆膨脹2022/11/25實例討論---功與過程圖1.2.3可逆膨脹2022/11準靜態(tài)過程（guasistaticprocess）在過程進行的每一瞬間，體系都接近于平衡狀態(tài)，以致在任意選取的短時間dt內(nèi)，狀態(tài)參量在整個系統(tǒng)的各部分都有確定的值，整個過程可以看成是由一系列極接近平衡的狀態(tài)所構(gòu)成，這種過程稱為準靜態(tài)過程。

準靜態(tài)過程是一種理想過程，實際上是辦不到的。上例無限緩慢地壓縮和無限緩慢地膨脹過程可近似看作為準靜態(tài)過程。2022/11/25準靜態(tài)過程（guasistaticprocess）實例討論---功與過程1.一次等外壓壓縮

在外壓為

下，一次從壓縮到，環(huán)境對體系所作的功（即體系得到的功）為：壓縮過程將體積從壓縮到，有如下三種途徑：圖1.2.4等外壓壓縮2022/11/25實例討論---功與過程1.一次等外壓壓縮在外實例討論---功與過程圖1.2.4等外壓壓縮2022/11/25實例討論---功與過程圖1.2.4等外壓壓縮2022/1實例討論---功與過程2.多次等外壓壓縮

第一步：用的壓力將體系從壓縮到；第二步：用的壓力將體系從壓縮到；第三步：用的壓力將體系從壓縮到。整個過程所作的功為三步加和。圖1.2.5多次等外壓壓縮2022/11/25實例討論---功與過程2.多次等外壓壓縮實例討論---功與過程圖1.2.5多次等外壓壓縮2022/11/25實例討論---功與過程圖1.2.5多次等外壓壓縮2022實例討論---功與過程3.可逆壓縮如果將拿掉的沙子一粒一粒放回，慢慢壓縮，直到恢復原狀，所作的功為：則體系和環(huán)境都能恢復到原狀。圖1.2.6可逆壓縮2022/11/25實例討論---功與過程3.可逆壓縮如果將拿掉實例討論---功與過程圖1.2.6可逆壓縮2022/11/25實例討論---功與過程圖1.2.6可逆壓縮2022/11功與過程---小結(jié)從以上的膨脹與壓縮過程看出，功與變化的途徑有關。雖然始終態(tài)相同，但途徑不同，所作的功也大不相同。顯然，可逆膨脹，體系對環(huán)境作最大功；可逆壓縮，環(huán)境對體系作最小功。2022/11/25功與過程---小結(jié)從以上的膨脹與壓縮過程看出，功與變化的途徑功與過程---小結(jié)（1）有限步變化，正逆過程功值不等，經(jīng)過一個循環(huán)過程，體系恢復原態(tài)而環(huán)境發(fā)生了變化；（2）無限步變化，正逆過程功值相等，經(jīng)過一個循環(huán)過程，體系恢復原態(tài)而環(huán)境也恢復原態(tài)。2022/11/25功與過程---小結(jié)（1）有限步變化，正逆過程功值不等，經(jīng)過一可逆過程定義（reversibleprocess）體系經(jīng)過某一過程從狀態(tài)（1）變到狀態(tài)（2）之后，如果能通過原過程的反向變化，使體系和環(huán)境都恢復到原來的狀態(tài)而未留下任何永久性的變化，則該過程稱為熱力學可逆過程。否則為不可逆過程。熱力學中涉及的可逆過程都是無摩擦力(以及無粘滯性、電阻、磁滯性等廣義摩擦力)的準靜態(tài)過程。（1）（2）2022/11/25可逆過程定義（reversibleprocess）可逆過程特點（reversibleprocess）（b）在整個過程中體系內(nèi)部無限接近于平衡；亦可說：可逆過程是由一連串無限接近于平衡的狀態(tài)所構(gòu)成；（a）體系變化一個循環(huán)后，體系和環(huán)境均恢復原，而且不留痕跡，變化過程中無任何耗散效應；（d）等溫可逆過程中，體系對環(huán)境作最大功，環(huán)境對體系作最小功。（c）可逆過程是速度無限慢，時間無限長的抽象過程；2022/11/25可逆過程特點（reversibleprocess）（b）在可逆過程的重要性1.可逆過程是科學的抽象；2.可逆過程是體系做功能力的標志；3.在熱力學中，絕大多數(shù)狀態(tài)函數(shù)變的計算，是靠可逆過程完成的。2022/11/25可逆過程的重要性1.可逆過程是科學的抽象；2022/11/可以設想一些過程無限趨近于可逆過程（1）在無限接近相平衡條件下發(fā)生的相變化(例如液體在其飽和蒸氣中蒸發(fā)；溶質(zhì)在其飽和溶液中溶解)；（2）在無限接近于化學平衡的情況下發(fā)生的化學反應；（3）原電池電動勢與外加電壓相差很小的情況下，電池充放電。2022/11/25可以設想一些過程無限趨近于可逆過程（1）在無限接近相平衡條件1.3熱力學第一定律

1.3.1熱功當量與能量守恒定律

1.3.2熱力學第一定律的數(shù)學表達式1.3.3熱