熱學第九講 熱力學過程

熱學第九講熱力學過程第1頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月第二章第三章第四章氣動理論

統(tǒng)計物理學(1)物質微觀結構(2)漲落理論，幾率第一章第五章第六章唯象理論

熱力學(1)不管微觀結構(2)無漲落真空第2頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月第五章熱力學第一定律

TheFirstLawofThermodynamics歷史背景：19世紀40年代以前，自然科學的發(fā)展為能量轉化與守恒原理奠定了基礎。1．力學方面的準備

伽利略的斜面問題和擺的運動，斯梯芬(Stevin，1548—1620)杠桿原理的研究，惠更斯完全彈性碰撞的研究等；伯努利(DanielBernoulli，1700—1782)的流體運動方程是流體運動中的機械能守恒定律。第3頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月2．化學、生物學方面的準備法國的拉瓦錫(A.L.Lavoisier，1743—1794)和拉普拉斯(P.S.M.Laplace，1749—1827)曾經(jīng)研究過一個重要的生理現(xiàn)象，他們證明豚鼠吃過食物后發(fā)出動物熱與等量的食物直接經(jīng)化學過程燃燒所發(fā)的熱接近相等。德國化學家李比希(J.Liebig，1803—1873)的學生莫爾則進一步認為不同形式的“力”（即能量）都是機械“力”的表現(xiàn)，他寫道：“除了54種化學元素外，自然界還有一種動因，叫做力。力在適當?shù)臈l件下可以表現(xiàn)為運動、化學親和力、凝聚、電、光、熱和磁，從這些運動形式中的每一種可以得出一切其余形式。”他明確地表述了運動不同形式的統(tǒng)一性和相互轉化的可能性。TheFirstLawofThermodynamics歷史背景：第4頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月4．熱學方面的準備3．電磁學方面的準備在電與熱的關系上，1821年塞貝克(Seebeck)發(fā)現(xiàn)的溫差電現(xiàn)象是“自然力”互相轉化的又一重要例證。焦耳(J.P.Joule，1818—1889)在1840年研究了電流的熱效應，發(fā)現(xiàn)i2R定律，這是能量轉化的一個定量關系，對能量轉化與守恒定律的建立有重要意義。TheFirstLawofThermodynamics歷史背景：第一類永動機研發(fā)的失敗！第5頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月魔輪通過安放在轉輪上一系列可動的懸臂實現(xiàn)永動，向下行方向的懸臂在重力作用下會向下落下，遠離轉輪中心，使得下行方向力矩加大，而上行方向的懸臂在重力作用下靠近轉輪中心，力矩減小，力矩的不平衡驅動魔輪的轉動?！澳л啞狈▏撕鄡瓤嫉?頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月“第一類永動機”第7頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月放之四海皆準1775年，法國科學院不再受理關于永動機的發(fā)明。

“永動機”是違背了最基本的科學原理:物質守恒和能量守恒原理的。但古今中外始終有人還在搞什么“永動機”的發(fā)明。這些人中有些是對科學的基本原理不清楚，以致白白浪費了時間和精力(國民革命軍將領黃維)；而更多的是別有用心的騙子，希望以永動機出名和獲利，制造各種假的“永動機”來欺世盜名騙錢。第8頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月大約在280年前，有位德國博士奧爾菲留斯發(fā)明了一個“永動機”自動輪。1717年，波蘭國王把這位博士請到了波蘭，并派了一位名叫格森·卡賽爾斯基的州長鑒定其真?zhèn)巍＿@位州長為奧爾菲留斯創(chuàng)造了條件，把安裝機器的房子與四周隔離。1717年11月12日，自動輪安裝完畢，開始轉動。州長親自鎖上了門，貼上了封條，派了兩名衛(wèi)兵晝夜看守這座房子。兩周以后州長親自啟封開鎖，看到輪子還在轉動，于是再次上鎖加封，又過了40天。1728年1月4日再次開封，輪子還在轉。這位認真的州長還不放心，又觀察了兩個月，看到了輪子確實“永動”。于是州長就給奧爾菲留斯頒發(fā)了鑒定證書，從此以后奧爾菲留斯名聲大噪，他周游歐洲列國展出他的自動輪，賣票賺了許多錢，并得到各國大人物的褒獎和輿論界的贊揚。

消息傳到俄國，彼得大帝對該發(fā)明極感興趣，派了一位專使蘇馬赫找奧爾菲留斯談判，想連人帶機器買到俄國去。奧爾菲留斯開價是10萬盧布！蘇馬赫向彼得大帝匯報了兩個情況：一是他看到輪子真的不停地轉，二是介紹了法國和英國學者的看法，他們無論如何也不相信“永動機”是真的，因為它從根本上是違背科學原理的。因此，彼得大帝遲遲未下決心用10萬盧布巨款去買這個自動輪，他想在1725年親自去歐洲看看，但后來由于他去世了，終歸沒有看到這個“永動機”。

科學界一直認為這絕對是一個大騙局。他們并不買那位波蘭州長的帳。憑什么他用眼睛看看就認為是事實，就發(fā)什么鑒定證書，真是豈有此理?？茖W家們公開指責這是個大騙局，并且懸賞1000馬克給揭穿騙局的人。

最后騙局被博士先生的女仆揭穿了。原來這間安放自動輪的房子里修了一個夾壁墻，只要有人在夾壁墻內牽動繩子，輪子就會轉。輪子不是“永動”的，而是“人動”的。牽繩的人就是博士的弟弟和女仆。我們不知道那位女仆有沒有得到1000馬克的賞金，但確實有人出了一本小冊子，揭露了這個騙局，還公布了一張圖，人們一看就會明白無誤。第9頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月在我國，早在新中國成立之初，1949年4月創(chuàng)刊的《科學通報》第一期上，中國科學院就已宣布“永動機”是不可能的，并且希望發(fā)明家們今后能將他們的發(fā)明熱忱和精力轉移到切合實際的方面上去。然而“永動機”的“發(fā)明家”仍是絡繹不絕。

最近，在全國各地傳播著一個關于“永動機”的錄像資料。這份錄像前面有一段前言，是這樣說的：我國青年科學家王某，一個名不見經(jīng)傳，沒有受過系統(tǒng)高等教育的小人物在前人無數(shù)次失敗的基礎上，經(jīng)過無數(shù)次地探索，不斷地追求，以驚人的毅力，大無畏的精神敢于向科學上的傳統(tǒng)觀念挑戰(zhàn)，敢于向著名的科學權威挑戰(zhàn)，在攻克了以水代油的能源新技術之后，又攻克了“永動機”這一世界尖端科學的新技術。

這一世界尖端科學的新技術到底如何呢？首先，鑒定這一新技術的不是科學家，而是某市公安局副局長及其下屬們。其次我們看到王某在公安局副局長面前將幾塊木板拼湊起來，中間卡了一個木軸，撥動后木軸就不斷轉動，這就是王某的“永動機”。錄像顯示這個“永動機”還能發(fā)電，電力可以使電視機、電冰箱、洗衣機工作，等等。但是問題在于，王某始終沒有說清他家中幕前幕后的電線分布狀態(tài)。另外，在這幾塊木板中，有一塊木板早就做好了圓孔，可以卡入一個小電動機，所謂轉動不停的木棍是聯(lián)在小電動機上的。如果仔細點，人們就會發(fā)現(xiàn)，木板孔內有電動機的電源接頭。而奧妙就在這塊木板之內，如果將此塊木板劈開，真相就可大白。所謂的“永動機”和現(xiàn)時商店中賣的轉動不停的案頭裝飾品沒什么兩樣，那些裝飾品的動力在于底座中的電池。而王某的“永動機”的電池正是在木板夾層之內。

這是一個表演的騙局，但絕對騙不倒科學家和具有起碼科學精神和科學方法的人們。王某在家中給公安局長表演得還是很“靈”的，可一但離開了“家”，表演就原形畢露了。他被請到了某研究院表演他的“永動機”，而研究院的領導們事先切斷了全院的電源。這時，什么電冰箱、洗衣機、電視機全部無法啟動，而且“永動機”空轉也成了問題。這就使得王某先是滿頭大汗，最后只能鼠竄而去。這就是最新的“永動機”騙局！它的本質是“騙”，而其社會功能則是一把尺子，一把衡量國民科學文化素質的尺子。第10頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月放之四海皆準永動機之不可能，實質上是用否定的形式提出了能量守恒的基本思想。在18世紀末19世紀初，隨著蒸汽機在生產(chǎn)中的廣泛應用，人們越來越關注熱和功的轉化問題。于是，熱力學應運而生。

19世紀初，由于蒸汽機的進一步發(fā)展，迫切需要研究熱和功的關系，對蒸汽機“出力”作出理論上的分析。所以熱與機械功的相互轉化得到了廣泛的研究。第11頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月到19世紀上半葉，已有很多種能量轉化的形式被發(fā)現(xiàn)：放之四海皆準1845年提出了25種運動形式相互轉化的形式。

法國的拉瓦錫曾經(jīng)研究過一個重要的生理現(xiàn)象，豚鼠吃過食物后發(fā)出動物熱與等量的食物直接經(jīng)化學過程燃燒所發(fā)的熱接近相等；

1821年塞貝克發(fā)現(xiàn)的溫差電現(xiàn)象是“自然力”互相轉化的又一重要例證，焦耳在1840年研究了電流的熱效應，發(fā)現(xiàn)i2R定律，這是能量轉化的一個定量關系........

埃瓦特(PeterEwart，1767-1842)對煤的燃燒所產(chǎn)生的熱量和由此提供的“機械動力”之間的關系作了研究;

丹麥工程師和物理學家柯爾丁(L.Colding，1815-1888)對熱、功之間的關系也作過研究：從事過摩擦生熱的實驗........

第12頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月確立能量轉化和守恒定律的三大功臣a.孜孜不倦的實驗物理學家

從1840到1879年Joule進行了多種多樣的實驗，致力于精確測定功與熱相互轉化的數(shù)值關系——熱功當量。他于1850年發(fā)表了實驗結果，其熱功當量相當于4.157J·cal-1。能量轉化與守恒定律的實驗基礎

……第13頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月邁爾在一次駛往印度尼西亞的航行中，作為隨船醫(yī)生，在給生病的船員放血時，發(fā)現(xiàn)靜脈血不象生活在溫帶國家中的人那樣顏色暗淡，而是象動脈血那樣新鮮。當?shù)蒯t(yī)生告訴他，這種現(xiàn)象在遼闊的熱帶地區(qū)是到處可見的。這現(xiàn)象引起了邁爾的沉思。他想到，食物中含有化學能，它象機械能一樣可以轉化為熱。在熱帶高溫情況下，機體只需要吸收食物中較少的熱量，所以機體中食物的燃燒過程減弱了，因此靜脈血中留下了較多的氧。他已認識到生物體內能量的輸入和輸出是平衡的。

歷史上第一個發(fā)表論文，闡述能量守恒原理的是德國人邁耶(Mayer)。b.善于總結的自然博物學家——邁耶1842-1847年間確立了能量守恒定律.......第14頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月1842年邁爾提出了機械能與熱能間轉換的原理，

焦耳是通過大量嚴格的定量實驗去精確測定熱功當量,從而證明能量守恒概念的；而邁耶則從哲學思辨方面闡述能量守恒概念。善于總結的自然博物學家——邁耶……第15頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月

德國生理學家、物理學家Helmholtz赫姆霍茲，發(fā)展了邁耶和焦耳的工作，討論了當時的力學的、熱學的、電學的、化學的各種科學成就。

他嚴謹?shù)卣J證了如下規(guī)律：在各種運動中的能量是守恒的。第一次以數(shù)學方式提出了能量守恒與轉化定律。c.亥姆霍茲概括出能量轉化和守恒定律的三大功臣第16頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月能量轉化與守恒定律是自然界基本規(guī)律之一。恩格斯對這一規(guī)律的發(fā)現(xiàn)給予崇高的評價，把它和達爾文進化論及細胞學說并列為三大自然發(fā)現(xiàn)。紀念為實現(xiàn)永動機奮斗而失敗的人們放之四海皆準歷史背景：第17頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月§5.1熱力學過程§5.2功§5.3熱量§5.4熱力學第一定律§5.5熱容量焓§5.6氣體的內能焦耳-湯姆遜實驗§5.8循環(huán)過程和卡諾循環(huán)

§5.7熱力學第一定律對理想氣體的應用TheFirstLawofThermodynamics第18頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月§5.1熱力學過程一、熱力學過程二、熱力學過程的分類、表示第19頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月一、熱力學過程1、定義：熱力學系統(tǒng)的狀態(tài)隨時間變化，稱系統(tǒng)經(jīng)歷了一個熱力學過程。p1,T1,V1p2,T2,V2vacuum第20頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月描述熱力學過程的一個重要指標！2、馳豫時間：當外界條件變化時，系統(tǒng)原來的平衡態(tài)被破壞，系統(tǒng)本身由于分子熱運動和碰撞而產(chǎn)生的輸運過程力圖消除外界作用造成的不平衡，而在外界決定的新條件下達到新的平衡，這需要一定的時間——以

表示。壓強

<溫度外界條件變化的時間間隔t與馳豫時間的相對快慢!第21頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月§5.1熱力學過程一、熱力學過程二、熱力學過程的分類、表示1.非靜態(tài)過程2.準靜態(tài)過程（Quasi-staticprocess）第22頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月

當t<<

時,二、熱力學過程的分類、表示1、非靜態(tài)過程：初態(tài)————————〉終態(tài)…系列非平衡態(tài)…整個過程每進行一步所用的時間比相應的馳豫時間短，即對系統(tǒng)的破壞比系統(tǒng)平衡態(tài)的恢復更快！第23頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月實際的變化過程——

非靜態(tài)過程常以一條隨意畫的虛線表示。第24頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月2、準靜態(tài)過程：當t>>

，初態(tài)--------------------------------終態(tài)…系列平衡態(tài)（pVT）…無摩擦的準靜態(tài)過程（內參量等于外參量）第25頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月

!一種理想的狀態(tài)變化過程。

！在狀態(tài)圖上表示：一系列點所聯(lián)結成的實線。第26頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月（1）一個個先后移走砝碼，并且只有新平衡態(tài)建立以后才移走下一個砝碼，就是（Ⅲ）。

例1.從活塞上移走砝碼的實驗:

圖示：活塞上非常小砝碼mgΔp=mg/A<<p

，

(I)→(Ⅲ)的過程可看作準靜態(tài)過程,第27頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月

例1.從活塞上移走砝碼的實驗:（2）全部砝碼水平地移到右擱板上，這就是(Ⅱ)。為非靜態(tài)過程。在振蕩過程中不滿足力學平衡條件第28頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月該過程是否是準靜態(tài)過程?由于在熱傳導過程中，固體溫度處處不同，它不滿足熱學平衡條件

故不是準靜態(tài)過程。

例2：熱量傳遞過程。使物體溫度從T1變?yōu)門0的準靜態(tài)過程？第29頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月要求ΔT<<Ti

，其溫度依次遞增ΔT使物體溫度從T1變?yōu)門0的準靜態(tài)過程第30頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月在等溫等壓條件下氧氣與氮氣互擴散過程中所經(jīng)歷的任一中間狀態(tài)，氮氣與氧氣的成分都處處不均勻，系統(tǒng)不滿足化學平衡條件.

又如，兩種液體相互混合、固體溶解于水、滲透等過程第31頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月既然準靜態(tài)過程要求經(jīng)歷的每一個中間狀態(tài)都是平衡態(tài)，故只有系統(tǒng)內部各部分之間及系統(tǒng)與外界之間都始終同時滿足力學、熱學、化學平衡條件的過程才是準靜態(tài)過程。而在實際過程中的“滿足”常常是有一定程度的近似的。第32頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月

只要系統(tǒng)內部各部分間(或系統(tǒng)與外界間)的壓強差△p、溫度差△T

，以及同一成分在各處的分子數(shù)密度之差△n,分別滿足△p<<p，△T<<T,△n<<n,系統(tǒng)滿足力學、熱學、化學平衡條件。t>>第33頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月§5.1熱力學過程一、熱力學過程二、熱力學過程的分類√第34頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月§5.1熱力學過程§5.2功§5.3熱量§5.4熱力學第一定律§5.5熱容量焓§5.6氣體的內能焦耳-湯姆遜實驗§5.8循環(huán)過程和卡諾循環(huán)§5.7熱力學第一定律對理想氣體的應用TheFirstLawofThermodynamics√第35頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月§5.2功(準靜態(tài)過程)力學_機械功：力對物體作功物體的運動狀態(tài)發(fā)生變化物體的機械能發(fā)生變化電場功、磁場功作功物體的電磁狀態(tài)改變物體的熱運動狀態(tài)改變第36頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月§5.2功(準靜態(tài)過程)一、流體體積功二、功的認識三、其它形式的功第37頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月由于氣體體積減小了Sdl，即

dV=-Sdl

所以上式又可寫成活塞——氣缸中無摩擦移動,截面積為S，氣缸中封有流體。1.無限小過程一、流體體積功外界對氣體所作元功為：第38頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月

在無摩擦的準靜態(tài)過程中，在無限小的過程中外界對氣體所作元功的表達式為

系統(tǒng)對外作元功的表達式為符號規(guī)則：外界對氣體所作元功氣體體積的變化（+膨脹-壓縮）(a)(b)第39頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月2.宏觀有限過程V1->V2外界對氣體所作功為：(適用范圍到固體)準靜態(tài)過程體積功的公式系統(tǒng)對外界所作功為：第40頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月圖中V到V+dV

區(qū)間內曲線下的面積=元功就是從V1到V2

區(qū)間內曲線下的面積。3.體積功的幾何表現(xiàn)第41頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月

(1)

理想氣體等溫膨脹過程

4.體積功的計算

準靜態(tài)等溫過程中作的功:

第42頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月

準靜態(tài)等溫過程中作的功:

因為等溫膨脹時，

V2＞V1

，

A＜0，說明……利用p1V1

=p2V2的關系，第43頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)

準靜態(tài)等壓加熱過程中的功

然后使氣體與一系列的溫度分別為ΔT<<Ti設想氣缸導熱,被活塞封有的氣體壓強始終保持恒量。2T2第44頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月(2)

準靜態(tài)等壓加熱過程中的功第45頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月（3）準靜態(tài)等體積功等體加熱過程中不做功，所吸收的熱量等于內能的增加。若用鞘釘把活塞卡死，如圖。第46頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月.體積功的計算

準靜態(tài)等溫功:

準靜態(tài)等壓功：準靜態(tài)等體功：第47頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月例題1定壓強p下、氣體的體積從V1被壓縮到V2。（1）若為準靜態(tài)過程，計算外界所作的功？（2）若為非靜態(tài)過程，結果如何？解(1)(2)非靜態(tài)過程公式不再適用但是第48頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月例題2——固液體被等溫壓縮的功在T=273.15K下，對1.00g銅加壓，壓強從1.00atm增到1000atm。若為準靜態(tài)過程，計算外界所作的功？*等溫壓縮系數(shù)：第49頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月§5.2功(準靜態(tài)過程)一、流體體積功二、功的認識三、其它形式的功第50頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月二、功的認識第51頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月

說明功與變化路徑有關，功不是系統(tǒng)狀態(tài)的屬性，不是狀態(tài)的函數(shù)；功是過程量，而非狀態(tài)量！

無窮小變化過程中所做的元功dA’

不滿足多元函數(shù)全微分的條件,dW‘

僅表示沿某一路徑無窮小變化。第52頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月§5.2功(準靜態(tài)過程)一、流體體積功二、功的認識三、其它形式的功第53頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月

1.

表面張力功三、其它形式的功第54頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月演示液體表面張力示范實驗演示液體表面張力示范實驗第55頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月

1.

表面張力功

設想在表面上任意畫一條線，該線兩旁的液體表面之間存在相互作用的拉力，拉力方向與所畫線垂直。定義:單位長度所受到的表面張力稱為表面張力系數(shù)σ(N·m-1)。三、其它形式的功第56頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月

LFilm(兩個表面)表面張力系數(shù)為σ的肥皂膜在F作用下使金屬絲緩慢向右移動dx

距離，第57頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月在F作用下使金屬絲緩慢向右移動

dx

距離，F(xiàn)克服表面張力所作的元功為：dA

=2σLdx

=σdS(2Ldx=dS)F=2σL

L三、其它形式的功第58頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月

2.

可逆電池電荷移動的功G理想蓄電池分壓器B+_abG=0dq<0蓄電池通過外電路放電外電路對蓄電池所作的元功：：用到電場參量：q,U,ε外電路做負功表示蓄電池放電！第59頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月電場功和磁場功：是指物質極化、磁化時熱力系與外界交換的能量。三、其它形式的功第60頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月

3.

電場極化功在由電介質構成的熱力系中，外電場發(fā)生變化時為使電介質中的電偶極子轉動而沿一定方向排列需作極化功。這時，外界對系統(tǒng)完成的功為：

E為電場強度；p為極化強度（單位容積內電偶極矩的矢量和）；V為系統(tǒng)的容積；P為系統(tǒng)的電偶極矩。第61頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月

4.

磁化功在由磁性物質組成的熱力系中，外磁場變化時為使磁偶極子定向，需對系統(tǒng)完成磁化功。這時，外界對系統(tǒng)完成的功為：

H為電介質中的磁場強度；m為磁化強度（單位容積內磁偶極矩的矢量和）；u0為自由空間的導磁率;M為系統(tǒng)的磁偶極矩.

第62頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月小結：各種功廣義力廣義功強度量廣延量廣義位移電荷移動的功表面張力功體積功第63頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月外界對系統(tǒng)所作的元功一般表達式：當系統(tǒng)在廣義力作用下產(chǎn)生廣義位移時，就發(fā)生了某種類型的作功過程（廣義功），在作功過程中外界和系統(tǒng)之間交換能量，從而引起系統(tǒng)狀態(tài)的變化。

將力學平衡條件被破壞時所產(chǎn)生的對系統(tǒng)狀態(tài)的影響稱為“力學相互作用”。

功由力學相互作用引起。

功是力學相互作用下的能量轉移第64頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月§5.1熱力學過程§5.2功§5.3熱量§5.4熱力學第一定律§5.5熱容量焓§5.6氣體的內能焦耳-湯姆遜實驗§5.8循環(huán)過程和卡諾循環(huán)

§5.7熱力學第一定律對理想氣體的應用TheFirstLawofThermodynamics√√第65頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月三、結論一、熱量二、人類對熱量的認識§5.3熱量第66頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月一、熱量系統(tǒng)狀態(tài)的改變來源于系統(tǒng)與外界間存在溫度差！來源于熱學平衡條件的破壞.稱系統(tǒng)與外界間存在熱學相互作用。作用的結果使能量從高溫物體傳遞給低溫物體，傳遞的能量稱為熱量。ABT1

T2AB

T熱接觸第67頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月

熱量和功是系統(tǒng)狀態(tài)變化中伴隨發(fā)生的兩種不同的能量傳遞形式，它們都與狀態(tài)變化的中間過程有關，因而不是系統(tǒng)狀態(tài)的特征，而是過程的特征。一、熱量一個無窮小的過程中所傳遞的熱量與功一樣，不滿足多元函數(shù)的全微分條件。

僅表示沿某一路徑上無窮小變化第68頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月熱量來源于熱學相互作用。還有第三種相互作用——化學相互作用。

擴散、滲透、化學反應等都是由化學相互作用而產(chǎn)生的現(xiàn)象。

功由力學相互作用引起。

第69頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月三、結論一、熱量二、人類對熱量的認識§5.3熱量第70頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月二、人類對熱量的認識早期有樸素的正確認識。那時人們只能根據(jù)摩擦生熱，冷暖轉化等表面現(xiàn)象和外部聯(lián)系直觀地對熱的本質作些樸素的猜測，如古希臘人認為熱是由于物體運動而獲得的。17世紀一些自然哲學家

Bacon,Boyle,Hooke,Newton

“熱本身、熱的本質精髓就是運動而不是別的?！?/p>

法國的笛卡爾認為，熱就是物質粒子的旋轉運動。

玻意爾認為熱就是由微小物質粒子的急速運動而產(chǎn)生。第71頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月二、人類對熱量的認識FeT1T2較熱的物體含較多的熱量，較冷的物體含較少的熱量！18世紀，隨著計量學、量熱學、化學的發(fā)展，人們對熱現(xiàn)象的認識，走上了一條曲折的道路。英國物理學家布萊克提出了系統(tǒng)的“熱質說”，第72頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月二、人類對熱量的認識英國物理學家布萊克認為熱就是一種沒有重量，不可稱量，不生不變，存在于一切物體之中的可以自由流動的特殊物質，物體的冷熱是由熱質的多少決定的。熱的傳導，如同流水由高到低流動著熱質，熱膨脹是熱質注入所致，太陽光透鏡聚焦生熱，也是由于熱質集中等，這種觀點統(tǒng)治了上百年，甚至在1789年，拉瓦錫仍把熱擺在化學元素表中，屬氣體元素。第73頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月

熱質說認為，熱是一種可以透入一切物體之中不生不滅的無色、無味、無重量的流體物質。較熱的物體含熱質多，較冷的物體含熱質少，冷熱不同的物體相互接觸時，熱質從較熱物體流入較冷物體中?！镔|量守恒的思想的延續(xù)！“熱質說”理論本身是錯誤的，但18世紀和19世紀初對科學的發(fā)展起了推動作用。第74頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月沙僧追妖，連追50里后，不光沒逮著，還弄得自己汗流浹背，熱浪襲人，頭頂上的熱氣，如煙如霧，久久不散。沙僧沒問自己為何追不到妖，而是痛苦地仰天長嘆:“天啦，我哪來的這么多熱啊--”

對此問題，八戒不屑一顧，搖頭輕嘆:“幼稚，幼稚??！”

哪來的熱？實際上，在兩百多年前，熱可是個神秘東西！那時候，科學家們不但不了解熱，還不知道燃燒，可笑的是，他們以為自己很了解。如果你問他們，木頭為什么會燃燒，他們會對你說:“你傻呀？這是因為木頭里有燃素！”如果你問他們?yōu)槭裁从械臇|西熱，有的東西冷？他們會毫不猶豫地告訴你，那是因為熱的東西有熱素，冷的東西有冷素。后來，人們陸陸續(xù)續(xù)發(fā)現(xiàn)一些元素后，依然還是沒有了解熱的本質。以至拉瓦錫認為，熱素是一種元素，他曾經(jīng)排過一張化學元素表,上面寫著各種元素:鐵，銅，鉛，熱素……熱物質、熱素、熱質說第75頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月直到后來，人們才終于認識到:熱是物質內部分子運動的表現(xiàn)！物質內部的分子運動的越厲害，就越熱，反之，就越冷。而最早提出這個想法的是俄羅斯科學院院士羅蒙諾索夫，1745年，戴著假發(fā)的羅蒙諾索夫在科學大會上宣讀了他的論文《論冷和熱的原因》，一時引起轟動。

羅蒙諾索夫認為，冷和熱的根本原因，在于物質內部的運動。就拿水來說，水是由水分子組成的，若水分子運動得慢，水的溫度就低，若更慢，水分子就不到處亂跑了，而是原地踏步，于是，水就成了冰。相反，若水分子運動劇烈，則水就開始沸騰，蒸發(fā)，變成氣體，從此過上了讓人渴望的自由生活…

熱動說、熱能說——內能第76頁，課件共83頁，創(chuàng)作于2023年2月

沙僧:“我好像不是很懂嘞！”

沒事，馬上就讓你懂：沙僧、八戒！“到！”

你倆分別用手在自己臉上