《新工科大學(xué)物理》課件第8章 熱力學(xué)基礎(chǔ)2

當(dāng)熱力學(xué)系統(tǒng)在外界影響下，從一個(gè)狀態(tài)到另一個(gè)狀態(tài)的變化過程，稱為熱力學(xué)過程，簡(jiǎn)稱過程。熱力學(xué)過程非靜態(tài)過程準(zhǔn)靜態(tài)過程

一、準(zhǔn)靜態(tài)過程準(zhǔn)靜態(tài)過程：在過程進(jìn)行的每一時(shí)刻，系統(tǒng)都無限地接近平衡態(tài)。8.2熱力學(xué)第一定律準(zhǔn)靜態(tài)過程是實(shí)際過程“無限緩慢”進(jìn)行時(shí)的極限。準(zhǔn)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(zhǔn)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(zhǔn)靜態(tài)過程功的計(jì)算當(dāng)活塞移動(dòng)微小位移dl

時(shí)，氣體對(duì)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(guān)。系統(tǒng)體積由V1→V2

,系統(tǒng)對(duì)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(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)。功是過程量。

系統(tǒng)對(duì)外界做功:W>0

;

外界對(duì)系統(tǒng)做功：W<0。三、準(zhǔn)靜態(tài)過程功的熱量在熱力學(xué)過程中，系統(tǒng)與外界之間進(jìn)行熱交換時(shí)，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(nèi)能的兩種方式。氣體內(nèi)能：分子動(dòng)能+

分子間勢(shì)能在熱力學(xué)系統(tǒng)中存在一種僅由其熱運(yùn)動(dòng)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(duì)系統(tǒng)所做的功來量度，這種能量稱為系統(tǒng)的內(nèi)能。（2）做功和熱傳遞在改變系統(tǒng)內(nèi)能上是等效的。說明四、內(nèi)能（E）理想氣體的內(nèi)能

理想氣體的內(nèi)能

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

Q

，一部分使其內(nèi)能增加

E

，另一部分則用以對(duì)外界做功W。五、熱力學(xué)第一定律對(duì)于無限小的狀態(tài)變化過程，可表示為第一類永動(dòng)機(jī)：它可以使系統(tǒng)不斷地經(jīng)歷狀態(tài)變化又回到原來狀態(tài)，不消耗系統(tǒng)內(nèi)能，同時(shí)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(jī)器稱為第一類永動(dòng)機(jī)。熱力學(xué)第一定律又可表述為：第一類永動(dòng)機(jī)是不可能制成的。注意：熱力學(xué)第一定律是包括熱現(xiàn)象在內(nèi)的能量守恒及轉(zhuǎn)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(guān)。二.熱容量物體的質(zhì)量與比熱容的乘積，稱為物體的熱容量。一.比熱容單位質(zhì)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(zhì)的熱容量，稱為該物質(zhì)的摩爾熱容量。注意:熱容量是過程量。mol

氣體，經(jīng)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(duì)外界不做功，吸收的熱量等于內(nèi)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(nèi)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(qiáng)不變，氣體體積變化時(shí)，對(duì)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(nèi)能比熱容比：?jiǎn)卧臃肿觿傂噪p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(duì)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(nèi)能的增量；(2)氣體對(duì)外界所作的功；(3)氣體吸收的熱量；(4)此過程的摩爾熱容。解