《新工科大學物理》課件第8章 熱力學基礎2

當熱力學系統(tǒng)在外界影響下，從一個狀態(tài)到另一個狀態(tài)的變化過程，稱為熱力學過程，簡稱過程。熱力學過程非靜態(tài)過程準靜態(tài)過程

一、準靜態(tài)過程準靜態(tài)過程：在過程進行的每一時刻，系統(tǒng)都無限地接近平衡態(tài)。8.2熱力學第一定律準靜態(tài)過程是實際過程“無限緩慢”進行時的極限。準靜態(tài)過程是一種理想的極限。B(p2

V2T2

)A(p1

V1

T1)Vp系統(tǒng)的準靜態(tài)變化過程可用p~V

圖上的一條曲線表示，稱之為過程曲線。非靜態(tài)過程：系統(tǒng)從一平衡態(tài)到另一平衡態(tài)，過程中所有中間態(tài)為非平衡態(tài)的過程。二、準靜態(tài)過程功的計算當活塞移動微小位移dl

時，氣體對外所作的元功：S為活塞面積,dV是系統(tǒng)體積增量。注意:作功與過程有關。系統(tǒng)體積由V1→V2

,系統(tǒng)對外界作的總功:Sp功的圖示功的大小等于p~V

圖中過程曲線下的面積。VABPOV1V2比較A,

B下的面積可知,功的數值不僅與初態(tài)和末態(tài)有關，而且還依賴于所經歷的中間狀態(tài)，功與過程的路徑有關。功是過程量。

系統(tǒng)對外界做功:W>0

;

外界對系統(tǒng)做功：W<0。三、準靜態(tài)過程功的熱量在熱力學過程中，系統(tǒng)與外界之間進行熱交換時，其狀態(tài)可能發(fā)生變化，這種熱交換的能量稱為熱量，用Q表示。熱量是過程量。系統(tǒng)吸熱：Q

>0

；系統(tǒng)放熱：Q<0。（1）做功和熱傳遞是改變系統(tǒng)內能的兩種方式。氣體內能：分子動能+

分子間勢能在熱力學系統(tǒng)中存在一種僅由其熱運動狀態(tài)單值決定的能量，它的改變可以用絕熱過程中外界對系統(tǒng)所做的功來量度，這種能量稱為系統(tǒng)的內能。（2）做功和熱傳遞在改變系統(tǒng)內能上是等效的。說明四、內能（E）理想氣體的內能

理想氣體的內能

理想氣體的內能只是溫度的函數，與熱力學溫度成正比。氣體的物質的量氣體分子的自由度R：摩爾氣體常量。氣體的質量氣體的摩爾質量氣體的溫度溫度改變，理想氣體的內能改變：系統(tǒng)從外界吸收的熱量

Q

，一部分使其內能增加

E

，另一部分則用以對外界做功W。五、熱力學第一定律對于無限小的狀態(tài)變化過程，可表示為第一類永動機：它可以使系統(tǒng)不斷地經歷狀態(tài)變化又回到原來狀態(tài)，不消耗系統(tǒng)內能，同時又不需要外界供給任何能量但卻可以不斷的向外界做功，這種機器稱為第一類永動機。熱力學第一定律又可表述為：第一類永動機是不可能制成的。注意：熱力學第一定律是包括熱現(xiàn)象在內的能量守恒及轉化定律，它適用于始末態(tài)為平衡態(tài)的系統(tǒng)，與中間是否是平衡態(tài)無關。二.熱容量物體的質量與比熱容的乘積，稱為物體的熱容量。一.比熱容單位質量的物體溫度升高(或降低）1K

所吸收（或放出）的熱量。8.3熱容量三.摩爾熱容量1mol物質的熱容量，稱為該物質的摩爾熱容量。注意:熱容量是過程量。mol

氣體，經某一過程x，吸熱

Q，溫度變化

T，則平均摩爾熱容量定義為：摩爾熱容量定義為：1.定體（又叫定容）摩爾熱容量CV1mol

氣體，在等體過程中的熱容量。

等體過程：氣體體積不變，對外界不做功，吸收的熱量等于內能的增量。定體摩爾熱容量CV：理想氣體的定體摩爾熱容量CV

摩爾理想氣體的內能理想氣體的定體摩爾熱容量2.定壓摩爾熱容量Cp1mol

氣體，在等壓過程中的熱容量。氣體壓強不變，氣體體積變化時，對外界做功為等壓過程：定壓摩爾熱容量Cp：理想氣體的定壓摩爾熱容Cp理想氣體的狀態(tài)方程為所以

摩爾理想氣體的內能比熱容比：單原子分子剛性雙原子分子剛性多原子分子定體摩爾熱容定壓摩爾熱容比熱容比3R/25R/23R5R/27R/24R5

/37/54/3物理量分子理想氣體

（2）氣體對外界所作的功為梯形的面積例1．如圖所示，1mol雙原子分子理想氣體由狀態(tài)A（p1,V1）沿p—V圖所示直線變化到狀態(tài)B（p2,V2），試求：(1)氣體內能的增量；(2)氣體對外界所作的功；(3)氣體吸收的熱量；(4)此過程的摩爾熱容。解