熱力學(xué)第一定律課件

第六章熱力學(xué)基礎(chǔ)第06-1講熱力學(xué)第一定律第06-2講絕熱過(guò)程循環(huán)過(guò)程第06-3講熱力學(xué)第二定律本章分三講第六章熱力學(xué)基礎(chǔ)第06-1講熱力學(xué)第一定律本章1本次課內(nèi)容§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(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程功熱量

§6-3內(nèi)能熱力學(xué)第一定律§6-4熱力學(xué)第一定律在等值過(guò)程中的應(yīng)用課本pp177—185；練習(xí)冊(cè)第二十單元第06-1講熱力學(xué)第一定律本次課內(nèi)容重新組合本次課內(nèi)容§6-1氣體物態(tài)參量平衡態(tài)理想氣體物態(tài)方程課2一氣體的物態(tài)參量(p,V,T)1)氣體壓強(qiáng)

2)體積V:

3)

溫度T:§6-1氣體物態(tài)參量平衡態(tài)一氣體的物態(tài)參量(p,V,T)1)氣體壓強(qiáng)3二平衡態(tài)實(shí)際上的處理：1)是否可看作平衡態(tài)？足夠長(zhǎng)時(shí)間2)具體處理---分小段3)遠(yuǎn)離平衡態(tài)--非線性耗散結(jié)構(gòu)二平衡態(tài)實(shí)際上的處理：4三、準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程任意時(shí)刻的中間態(tài)無(wú)限接近于一個(gè)平衡態(tài)，…“無(wú)限緩慢”氣體砂堆準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程p-V圖上的一個(gè)點(diǎn)….p-V圖上的一段曲線….三、準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程任意時(shí)刻的中間態(tài)無(wú)限接近氣體砂堆準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程p-5一、內(nèi)能功和熱量實(shí)際氣體內(nèi)能：所有分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子間勢(shì)能的總和。理想氣體內(nèi)能:內(nèi)能是狀態(tài)量,是溫度T的單值函數(shù)?！?-2準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程功熱量

內(nèi)能是狀態(tài)參量T、V的單值函數(shù)。

一、內(nèi)能功和熱量實(shí)際氣體內(nèi)能：理想氣體內(nèi)能:內(nèi)能是6熱力學(xué)第一定律課件7系統(tǒng)內(nèi)能改變的兩種方式:

做功可以改變系統(tǒng)的狀態(tài)摩擦升溫（機(jī)械功）、電加熱（電功）

功是過(guò)程量

熱量傳遞可以改變系統(tǒng)的內(nèi)能

熱量是過(guò)程量使系統(tǒng)的狀態(tài)改變，傳熱和作功是等效的。

a)

b)作功是通過(guò)物體作有規(guī)則的宏觀運(yùn)動(dòng)來(lái)完成的。通過(guò)作功來(lái)實(shí)現(xiàn)物體的有規(guī)則宏觀運(yùn)動(dòng)與系統(tǒng)內(nèi)部分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)之間的轉(zhuǎn)換，從而改變系統(tǒng)的內(nèi)能。系統(tǒng)內(nèi)能改變的兩種方式:做功可以改變系統(tǒng)的狀態(tài)8

傳遞熱量是通過(guò)分子之間的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)來(lái)完成的。通過(guò)傳遞熱量來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)外分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)與系統(tǒng)內(nèi)分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)之間的轉(zhuǎn)換，從而改變系統(tǒng)的內(nèi)能。傳遞熱量是通過(guò)分子之間的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)來(lái)完成的。通過(guò)傳遞熱量來(lái)9這條曲線的方程稱(chēng)為過(guò)程方程，準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程是一種理想的極限。這條曲線的方程稱(chēng)為過(guò)程方程，準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程是一種理想的極限。10三、準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程的功和熱量當(dāng)活塞移動(dòng)微小位移dl時(shí)，系統(tǒng)對(duì)外界所作的元功為：系統(tǒng)體積由V1變?yōu)閂2，系統(tǒng)對(duì)外界作總功為：

體積功的計(jì)算:1.準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程中的功:

a)三、準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程的功和熱量當(dāng)活塞移動(dòng)微小位移dl時(shí)11公式適用條件:

1)準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程。2)外界壓力保持恒定情況下的非準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程,此時(shí)P應(yīng)理解為外界壓強(qiáng)。如：氣體的自由膨脹過(guò)程中，系統(tǒng)對(duì)外作的功A＝0

3

)

無(wú)論是準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程，還是非準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程，體積不變時(shí)，都有A＝0公式適用條件:如：氣體的自由膨脹過(guò)程中，系統(tǒng)對(duì)外作的功A＝12b)功的圖示：PABV0dVP

功的大小等于P—V圖上過(guò)程曲線下的面積。

功是過(guò)程量b)功的圖示：PABV0dVP功的大小等于P—V圖上過(guò)程13Cm(摩爾熱容)：1mol物質(zhì)升高1K所吸收的熱量熱容法:利用熱力學(xué)第一定律:2.準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程中熱量的計(jì)算:

a)

b)Cm(摩爾熱容)：1mol物質(zhì)升高1K所吸收的熱量熱容法:14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(duì)外界做功.準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程微小過(guò)程§6-3熱力學(xué)第一定律一、熱力學(xué)第一定律系統(tǒng)從外界吸收的熱量.Q:Ｗ：系統(tǒng)對(duì)外界作的功系統(tǒng)內(nèi)能的增量系統(tǒng)從外界吸收的熱量,一部分使系統(tǒng)的內(nèi)能增加15

a）能量轉(zhuǎn)換和守恒定律.第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)是不可能制成的.b）實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，自然界的普遍規(guī)律.+系統(tǒng)吸熱系統(tǒng)放熱內(nèi)能增加內(nèi)能減少系統(tǒng)對(duì)外界做功外界對(duì)系統(tǒng)做功第一定律的符號(hào)規(guī)定物理意義a）能量轉(zhuǎn)換和守恒定律.第一類(lèi)永動(dòng)16§6-4

、熱力學(xué)第一定律在理想氣體等值過(guò)程中的應(yīng)用T2T1pV0ab等體過(guò)程中，外界傳給氣體的熱量全部用來(lái)增加氣體的內(nèi)能，系統(tǒng)對(duì)外不作功。等體過(guò)程:特征:dV=0功：A＝0由熱力學(xué)第一定律得：一.熱力學(xué)第一定律在理想氣體等值過(guò)程中的應(yīng)用§6-4、熱力學(xué)第一定律在理想氣體等值過(guò)程中的應(yīng)用T2T117等壓過(guò)程中系統(tǒng)吸收的熱量一部分用來(lái)增加系統(tǒng)的內(nèi)能，一部分用來(lái)對(duì)外做功。12p21OVVV等壓過(guò)程:特征:dP=0等壓過(guò)程中系統(tǒng)吸收的熱量一部分用來(lái)增加系統(tǒng)183.等溫過(guò)程:特征:dT=0dE=0123.等溫過(guò)程:1219二.氣體的摩爾熱容量1摩爾物質(zhì)溫度升高1K時(shí)所吸收的熱量稱(chēng)為該物質(zhì)的摩爾熱容，用C來(lái)表示:1.摩爾熱容量的定義:單位：二.氣體的摩爾熱容量1摩爾物質(zhì)溫度升高1K時(shí)所吸收的熱量稱(chēng)20理想氣體理想氣體的內(nèi)能另表述剛性單原子剛性雙原子剛性多原子1.)理想氣體的定體摩爾熱容:2、理想氣體的摩爾熱容量:理想氣體理想氣體的內(nèi)能另表述剛性單原子剛性雙原子剛性多原子121邁耶公式在等壓過(guò)程，溫度升高1度時(shí)，1mol理想氣體多吸收8.31J的熱量，用來(lái)轉(zhuǎn)換為膨脹時(shí)對(duì)外做功。3.)比熱容比:2.)理想氣體的定壓摩爾熱容摩爾數(shù)為的理想氣體在等壓過(guò)程中吸收的熱量為:邁耶公式在等壓過(guò)程，溫度升高1度時(shí)，1mol理22單:雙:單:雙:23例:某理想氣體的p-V關(guān)系如圖所示，由初態(tài)a經(jīng)準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程直線ab變到終態(tài)b。已知該理想氣體的定體摩爾熱容量CV=3R，求該理想氣體在ab過(guò)程中的摩爾熱容量。解：ab過(guò)程方程為設(shè)該過(guò)程的摩爾熱容量為CmoVpab例:某理想氣體的p-V關(guān)系如圖所示，由初態(tài)a經(jīng)準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程直線24第六章熱力學(xué)基礎(chǔ)第06-1講熱力學(xué)第一定律第06-2講絕熱過(guò)程循環(huán)過(guò)程第06-3講熱力學(xué)第二定律本章分三講第六章熱力學(xué)基礎(chǔ)第06-1講熱力學(xué)第一定律本章25本次課內(nèi)容§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(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程功熱量

§6-3內(nèi)能熱力學(xué)第一定律§6-4熱力學(xué)第一定律在等值過(guò)程中的應(yīng)用課本pp177—185；練習(xí)冊(cè)第二十單元第06-1講熱力學(xué)第一定律本次課內(nèi)容重新組合本次課內(nèi)容§6-1氣體物態(tài)參量平衡態(tài)理想氣體物態(tài)方程課26一氣體的物態(tài)參量(p,V,T)1)氣體壓強(qiáng)

2)體積V:

3)

溫度T:§6-1氣體物態(tài)參量平衡態(tài)一氣體的物態(tài)參量(p,V,T)1)氣體壓強(qiáng)27二平衡態(tài)實(shí)際上的處理：1)是否可看作平衡態(tài)？足夠長(zhǎng)時(shí)間2)具體處理---分小段3)遠(yuǎn)離平衡態(tài)--非線性耗散結(jié)構(gòu)二平衡態(tài)實(shí)際上的處理：28三、準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程任意時(shí)刻的中間態(tài)無(wú)限接近于一個(gè)平衡態(tài)，…“無(wú)限緩慢”氣體砂堆準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程p-V圖上的一個(gè)點(diǎn)….p-V圖上的一段曲線….三、準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程任意時(shí)刻的中間態(tài)無(wú)限接近氣體砂堆準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程p-29一、內(nèi)能功和熱量實(shí)際氣體內(nèi)能：所有分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子間勢(shì)能的總和。理想氣體內(nèi)能:內(nèi)能是狀態(tài)量,是溫度T的單值函數(shù)。§6-2準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程功熱量

內(nèi)能是狀態(tài)參量T、V的單值函數(shù)。

一、內(nèi)能功和熱量實(shí)際氣體內(nèi)能：理想氣體內(nèi)能:內(nèi)能是30熱力學(xué)第一定律課件31系統(tǒng)內(nèi)能改變的兩種方式:

做功可以改變系統(tǒng)的狀態(tài)摩擦升溫（機(jī)械功）、電加熱（電功）

功是過(guò)程量

熱量傳遞可以改變系統(tǒng)的內(nèi)能

熱量是過(guò)程量使系統(tǒng)的狀態(tài)改變，傳熱和作功是等效的。

a)

b)作功是通過(guò)物體作有規(guī)則的宏觀運(yùn)動(dòng)來(lái)完成的。通過(guò)作功來(lái)實(shí)現(xiàn)物體的有規(guī)則宏觀運(yùn)動(dòng)與系統(tǒng)內(nèi)部分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)之間的轉(zhuǎn)換，從而改變系統(tǒng)的內(nèi)能。系統(tǒng)內(nèi)能改變的兩種方式:做功可以改變系統(tǒng)的狀態(tài)32

傳遞熱量是通過(guò)分子之間的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)來(lái)完成的。通過(guò)傳遞熱量來(lái)實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)外分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)與系統(tǒng)內(nèi)分子無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)之間的轉(zhuǎn)換，從而改變系統(tǒng)的內(nèi)能。傳遞熱量是通過(guò)分子之間的無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)來(lái)完成的。通過(guò)傳遞熱量來(lái)33這條曲線的方程稱(chēng)為過(guò)程方程，準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程是一種理想的極限。這條曲線的方程稱(chēng)為過(guò)程方程，準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程是一種理想的極限。34三、準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程的功和熱量當(dāng)活塞移動(dòng)微小位移dl時(shí)，系統(tǒng)對(duì)外界所作的元功為：系統(tǒng)體積由V1變?yōu)閂2，系統(tǒng)對(duì)外界作總功為：

體積功的計(jì)算:1.準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程中的功:

a)三、準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程的功和熱量當(dāng)活塞移動(dòng)微小位移dl時(shí)35公式適用條件:

1)準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程。2)外界壓力保持恒定情況下的非準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程,此時(shí)P應(yīng)理解為外界壓強(qiáng)。如：氣體的自由膨脹過(guò)程中，系統(tǒng)對(duì)外作的功A＝0

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無(wú)論是準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程，還是非準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程，體積不變時(shí)，都有A＝0公式適用條件:如：氣體的自由膨脹過(guò)程中，系統(tǒng)對(duì)外作的功A＝36b)功的圖示：PABV0dVP

功的大小等于P—V圖上過(guò)程曲線下的面積。

功是過(guò)程量b)功的圖示：PABV0dVP功的大小等于P—V圖上過(guò)程37Cm(摩爾熱容)：1mol物質(zhì)升高1K所吸收的熱量熱容法:利用熱力學(xué)第一定律:2.準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程中熱量的計(jì)算:

a)

b)Cm(摩爾熱容)：1mol物質(zhì)升高1K所吸收的熱量熱容法:38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(duì)外界做功.準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程微小過(guò)程§6-3熱力學(xué)第一定律一、熱力學(xué)第一定律系統(tǒng)從外界吸收的熱量.Q:Ｗ：系統(tǒng)對(duì)外界作的功系統(tǒng)內(nèi)能的增量系統(tǒng)從外界吸收的熱量,一部分使系統(tǒng)的內(nèi)能增加39

a）能量轉(zhuǎn)換和守恒定律.第一類(lèi)永動(dòng)機(jī)是不可能制成的.b）實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，自然界的普遍規(guī)律.+系統(tǒng)吸熱系統(tǒng)放熱內(nèi)能增加內(nèi)能減少系統(tǒng)對(duì)外界做功外界對(duì)系統(tǒng)做功第一定律的符號(hào)規(guī)定物理意義a）能量轉(zhuǎn)換和守恒定律.第一類(lèi)永動(dòng)40§6-4

、熱力學(xué)第一定律在理想氣體等值過(guò)程中的應(yīng)用T2T1pV0ab等體過(guò)程中，外界傳給氣體的熱量全部用來(lái)增加氣體的內(nèi)能，系統(tǒng)對(duì)外不作功。等體過(guò)程:特征:dV=0功：A＝0由熱力學(xué)第一定律得：一.熱力學(xué)第一定律在理想氣體等值過(guò)程中的應(yīng)用§6-4、熱力學(xué)第一定律在理想氣體等值過(guò)程中的應(yīng)用T2T141等壓過(guò)程中系統(tǒng)吸收的熱量一部分用來(lái)增加系統(tǒng)的內(nèi)能，一部分用來(lái)對(duì)外做功。12p21OVVV等壓過(guò)程:特征:dP=0等壓過(guò)程中系統(tǒng)吸收的熱量一部分用來(lái)增加系統(tǒng)423.等