高二物理競(jìng)賽第六章 熱力學(xué)基礎(chǔ)課件

一、理解熱力學(xué)第零定律，掌握熱力學(xué)第一定律，掌握在典型過程中功、熱量、內(nèi)能改變量的計(jì)算方法。二、掌握簡(jiǎn)單循環(huán)過程的熱機(jī)效率或制冷系數(shù)的計(jì)算方法。教學(xué)基本要求三、了解可逆過程和不可逆過程，了解卡諾定理。四、理解熱力學(xué)第二定律及其統(tǒng)計(jì)意義。理解熵增加原理和熵的玻耳茲曼表達(dá)式。第六章熱力學(xué)基礎(chǔ)

一、熱力學(xué)第零定律

如果物體A和處于確定狀態(tài)的物體B熱接觸而處于熱平衡，另有物體C和此物體B也熱接觸而處于熱平衡，那么，物體A和物體C熱接觸就必定也處于熱平衡。這個(gè)結(jié)論稱為熱力學(xué)第零定律?！?-1熱力學(xué)第零定律和第一定律ABC二、熱力學(xué)過程熱力學(xué)系統(tǒng)從一個(gè)平衡態(tài)過渡到另一個(gè)平衡態(tài)所經(jīng)過的變化歷程就稱為熱力學(xué)過程。準(zhǔn)靜態(tài)過程：在過程中每一時(shí)刻，系統(tǒng)都處于平衡態(tài)，這是一種理想過程。例：系統(tǒng)(初始溫度T1)從外界吸熱從T1到

T2

是準(zhǔn)靜態(tài)過程因?yàn)闋顟B(tài)圖中任何一點(diǎn)都代表系統(tǒng)的一個(gè)平衡態(tài),故準(zhǔn)靜態(tài)過程可以用系統(tǒng)的狀態(tài)圖，如p-V圖(或p-T圖,V-T圖)中一條曲線表示,反之亦如此。系統(tǒng)T1T1+TT1+2TT1+3TT2準(zhǔn)靜態(tài)過程(狀態(tài)1到狀態(tài)2)氣體對(duì)外界作功為1.氣體體積變化所作的功氣體對(duì)外界作元功為：以氣體膨脹過程為例。三、功熱量?jī)?nèi)能Vp12系統(tǒng)對(duì)外作負(fù)功；系統(tǒng)對(duì)外作正功；系統(tǒng)不作功。由積分意義可知，功的大小等于p-V

圖上過程曲線p(V)下的面積。功的數(shù)值不僅與初態(tài)和末態(tài)有關(guān)，而且還依賴于所經(jīng)歷的中間狀態(tài)，功與過程的路徑有關(guān)。Vp122.氣體的內(nèi)能實(shí)際氣體內(nèi)能：理想氣體內(nèi)能：內(nèi)能是狀態(tài)量,是狀態(tài)參量T的單值函數(shù)。內(nèi)能是狀態(tài)參量T、V的單值函數(shù)。所有分子熱運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能和分子間勢(shì)能的總和。系統(tǒng)內(nèi)能改變的兩種方式：作功是系統(tǒng)熱能與外界其他形式能量轉(zhuǎn)換的量度。a.作功可以改變系統(tǒng)的狀態(tài)；b.熱量傳遞可以改變系統(tǒng)的內(nèi)能；熱量是系統(tǒng)與外界熱能轉(zhuǎn)換的量度。使系統(tǒng)的狀態(tài)改變，傳熱和作功是等效的。摩擦升溫(機(jī)械功)、電加熱(電功)；功是過程量。熱量是過程量。上式就是熱力學(xué)第一定律，是包含熱量在內(nèi)的能量守恒定律。四、熱力學(xué)第一定律外界對(duì)系統(tǒng)傳遞的熱量，一部分使系統(tǒng)內(nèi)能增加，另外一部分用于系統(tǒng)對(duì)外作功。熱力學(xué)第一定律：系統(tǒng)從外界吸熱；系統(tǒng)向外界放熱；系統(tǒng)對(duì)外界作功；外界對(duì)系統(tǒng)作功；系統(tǒng)內(nèi)能增加；系統(tǒng)內(nèi)能減少。對(duì)無限小過程對(duì)于準(zhǔn)靜態(tài)過程，如果系統(tǒng)對(duì)外作功是通過體積的變化來實(shí)現(xiàn)的，則熱力學(xué)第一定律另一表述：制造第一類永動(dòng)機(jī)(能對(duì)外不斷自動(dòng)作功而不需要消耗任何燃料、工作物質(zhì)的內(nèi)能最終也不改變的機(jī)器)是不可能的。熱力學(xué)第一定律：說明:1.熱力學(xué)第一定律是能量轉(zhuǎn)換與守恒定律在熱力學(xué)過程中的具體形式；2.熱力學(xué)第一定律的另一種表述形式是第一類永動(dòng)機(jī)是不可能實(shí)現(xiàn)的。3.熱力學(xué)第一定律適用于任何系統(tǒng)任何過程。V(L)P(105Pa)a1.020b5.060例題：一定量的氣體由a態(tài)經(jīng)過曲線變化到b態(tài)，氣體吸熱8.5×104J，對(duì)外作功1.5×104J。若氣體由直線返回a態(tài)，氣體吸熱多少？解：始末狀態(tài)相同，相同

變化過程不同，Q、A不同。ab：Q=8.5×104JA=1.5×104J(△E)ab=QA=7.0×104J