準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程功熱量?jī)?nèi)能熱力學(xué)第一定律等體過(guò)程等壓過(guò)程摩爾熱容等溫過(guò)程和絕熱過(guò)程

5.5準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程功熱量大學(xué)物理（上）5熱力學(xué)基礎(chǔ)

從一個(gè)平衡態(tài)到另一平衡態(tài)所經(jīng)過(guò)的每一中間狀態(tài)均可近似當(dāng)作平衡態(tài)的過(guò)程.氣體活塞砂子12一準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程（理想化的過(guò)程）二功（過(guò)程量）功是能量傳遞和轉(zhuǎn)換的量度，它引起系統(tǒng)熱運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的變化.準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程功的計(jì)算注意：做功與過(guò)程有關(guān).宏觀運(yùn)動(dòng)能量熱運(yùn)動(dòng)能量功的幾何意義：功在數(shù)值上等于p-V

圖上過(guò)程曲線下的面積系統(tǒng)的邊界發(fā)生宏觀位移，產(chǎn)生系統(tǒng)的內(nèi)能轉(zhuǎn)化的過(guò)程叫做功。三熱量（過(guò)程量）

通過(guò)傳熱方式傳遞能量的量度，系統(tǒng)和外界之間存在溫差而發(fā)生的能量傳遞.1）過(guò)程量：與過(guò)程有關(guān)；2）等效性：改變系統(tǒng)熱運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的作用相同；

宏觀運(yùn)動(dòng)能量分子熱運(yùn)動(dòng)能量功分子熱運(yùn)動(dòng)能量分子熱運(yùn)動(dòng)能量熱量3）功與熱量的物理本質(zhì)（能量轉(zhuǎn)換）不同.1卡

=4.18J，1J=0.24

卡功與熱量的異同5.5內(nèi)能熱力學(xué)第一定律大學(xué)物理（上）5熱力學(xué)基礎(chǔ)一

系統(tǒng)的內(nèi)能系統(tǒng)內(nèi)能對(duì)理想氣體——溫度的單值函數(shù)當(dāng)溫度由T1變化到T2時(shí)，系統(tǒng)的內(nèi)能變化為ΔE

只跟始末狀態(tài)的溫度有關(guān)，與過(guò)程無(wú)關(guān)改變系統(tǒng)內(nèi)能的兩種方法：做功和熱傳遞熱力學(xué)系統(tǒng)所要研究的對(duì)象，簡(jiǎn)稱系統(tǒng)與系統(tǒng)發(fā)生作用的環(huán)境外界

系統(tǒng)內(nèi)能的增量只與系統(tǒng)起始和終了狀態(tài)的溫度有關(guān)，與系統(tǒng)所經(jīng)歷的過(guò)程無(wú)關(guān).2AB1**2AB1**

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12**二熱力學(xué)第一定律+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)做功熱力學(xué)第一定律的符號(hào)規(guī)定(2)第一類永動(dòng)機(jī)是不可能實(shí)現(xiàn)的。這是熱力學(xué)第一定律的另一種表述形式。(3)此定律只要求系統(tǒng)的初、末狀態(tài)是平衡態(tài)，至于過(guò)程中經(jīng)歷的各狀態(tài)則不一定是平衡態(tài)。(4)適用于任何系統(tǒng)（氣、液、固）。第一類永動(dòng)機(jī)：系統(tǒng)不斷經(jīng)歷狀態(tài)變化后回到初態(tài)，不消耗內(nèi)能，不從外界吸熱，只對(duì)外做功(5)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，自然界的普遍規(guī)律。物理意義(1)實(shí)質(zhì)是包含熱現(xiàn)象在內(nèi)的能量守恒與轉(zhuǎn)換定律。5.6理想氣體的等體過(guò)程和等壓過(guò)程摩爾熱容大學(xué)物理（上）5熱力學(xué)基礎(chǔ)（1）狀態(tài)方程（理想氣體的共性）（2）解決過(guò)程中能量轉(zhuǎn)換的問(wèn)題

在狀態(tài)變化過(guò)程中，某一狀態(tài)參量保持不變——等值過(guò)程（3）（內(nèi)能較特殊，狀態(tài)函數(shù)）計(jì)算各等值過(guò)程的熱量、功和內(nèi)能的理論基礎(chǔ)氣體對(duì)外做功過(guò)程方程內(nèi)能增量吸收的熱量一

等容過(guò)程特點(diǎn)：V=常數(shù)

等體降壓

12等容吸熱過(guò)程：外界傳給氣體的熱量全部用于增加氣體的內(nèi)能等容放熱過(guò)程：氣體放出的熱量為氣體內(nèi)能的減少

等體升壓

12討論:1mol氣體在等體過(guò)程中溫度每升高1K

時(shí)吸收的熱量定體摩爾熱容Cv,m討論：1.Cv,m

只與分子自由度i

有關(guān)

3.

等容過(guò)程：二

等壓過(guò)程

特點(diǎn)：p=常數(shù)或熱力學(xué)第一定律過(guò)程方程12W等壓膨脹12W等壓壓縮

W

W等壓膨脹過(guò)程：氣體吸收的熱量，一部分用于內(nèi)能的增加，一部分用于對(duì)外作功。等壓壓縮過(guò)程：外界對(duì)氣體作的功和內(nèi)能的減少均轉(zhuǎn)化為熱量放出。等壓過(guò)程中，W與△E始終同號(hào)1mol氣體在等壓過(guò)程中溫度升高dT

時(shí)吸收的熱量定壓摩爾熱容Cv,m討論：1.Cp,m

只與分子自由度i

有關(guān)

3.

等壓過(guò)程：氣體的摩爾熱容摩爾熱容Cm：1mol的物質(zhì)溫度升高(或降低)1K所吸收的熱量

摩爾熱容因不同的物質(zhì)和熱力學(xué)過(guò)程而異定體摩爾熱容Cv,m定壓摩爾熱容Cp,m邁耶公式1、Cp,m>CV,m

物理意義：等壓過(guò)程吸熱，不僅提高內(nèi)能，而且對(duì)外作功2、比熱容比:邁耶公式討論：

理想氣體內(nèi)能變化

定體摩爾熱容

定壓摩爾熱容

摩爾熱容比

理想氣體摩爾熱容理論相關(guān)計(jì)算由熱力學(xué)第一定律恒溫?zé)嵩碩12特征過(guò)程方程

內(nèi)能增量三等溫過(guò)程

怎么求？誰(shuí)做功？12等溫膨脹W12W等溫壓縮

W

W等溫膨脹:氣體吸收的熱量全部轉(zhuǎn)化為對(duì)外作功等溫壓縮:外界對(duì)氣體作的功全部轉(zhuǎn)化為熱量放出12與外界無(wú)熱量交換的過(guò)程絕熱的汽缸壁和活塞熱一律四絕熱過(guò)程特征

正確嗎？

怎么求？分離變量得12解得絕熱過(guò)程方程的推導(dǎo)或由理想氣體狀態(tài)方程有即——絕熱過(guò)程方程絕熱方程常量常量常量12W絕熱膨脹12W絕熱壓縮

W

W絕熱膨脹過(guò)程同時(shí)降溫降壓絕熱壓縮過(guò)程同時(shí)升溫升壓絕熱過(guò)程曲線的斜率等溫過(guò)程曲線的斜率

常量常量ABC常量比較兩曲線交點(diǎn)處的斜率三絕熱線和等溫線1.數(shù)學(xué)方法等溫：引起壓強(qiáng)下降的因素——V

的增加絕熱：引起壓強(qiáng)下降的因素——V

的增加和T

的下降——絕熱線下降比等溫線快等溫Vnp絕熱VnpTp3.微觀解釋p=nkT比較引起p下降的因素2.物理方法等容等壓等溫絕熱特征過(guò)程方程準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程系統(tǒng)做功A吸收熱量Q內(nèi)能增量ΔE摩爾熱容0練習(xí)與例題解：內(nèi)能是狀態(tài)的函數(shù)，與過(guò)程無(wú)關(guān)[例]質(zhì)量一定的單原子理想氣體開(kāi)始時(shí)壓力為3大氣壓，體積1升，先等壓膨脹至體積為2升，再等溫膨脹至體積為3升，最后被等容冷卻到壓力為1大氣壓。求氣體在全過(guò)程中內(nèi)能的變化，所作的功和吸收的熱量VPAB**o答：（B）

例

一定量的理想氣體，由平衡態(tài)AB，則無(wú)論經(jīng)過(guò)什么過(guò)程，系統(tǒng)必然：

A）對(duì)外作正功；B）內(nèi)能增加；

C）從外界吸熱；D）向外界放熱。

功和熱量都是過(guò)程量,始末狀態(tài)確定后，不同過(guò)程，功和熱量是不同的;而內(nèi)能是狀態(tài)量只決定于始末狀態(tài),與過(guò)程無(wú)關(guān).

例設(shè)有5mol

的氫氣，最初的壓強(qiáng)為溫度為，求在下列過(guò)程中，把氫氣壓縮為原體積的1/10

需作的功:1）等溫過(guò)程，2）絕熱過(guò)程.3）經(jīng)這兩過(guò)程后，氣體的壓強(qiáng)各為多少？解

1）等溫過(guò)程2）氫氣為雙原子氣體12常量3）對(duì)等溫過(guò)程對(duì)絕熱過(guò)程，有12常量VPAB**O12絕熱例：討論理想氣體下圖過(guò)程中，各過(guò)程的正負(fù)。A—BA—2—BA—1—B放熱吸熱[例]如圖，同一氣體經(jīng)過(guò)等壓過(guò)程AB,等溫過(guò)程AC，絕熱過(guò)程AD。問(wèn)(1)哪個(gè)過(guò)程作功最多?(2)哪個(gè)過(guò)程吸熱最多?(3)哪個(gè)過(guò)程內(nèi)能變化最大?解：(1)曲線下