1、第一节,1. 几个热力学概念,(i) 热力学系统,热力学中的研究对象(如气体, 液体, 固体, 电介质和磁介质等)叫做热力学系统.,热力学系统简称为系统. 也称为工作物质.,(ii) 外界 : 系统之外并与系统相互作用的物体称为外界.,(iii)热力学过程: 热力学系统从一个平衡态变化到另一个平衡态的过程.,/17,一 准静态过程（理想化的过程）,2. 非静态过程和准静态过程,热力学系统经历一个热力学过程(一系列的中间状态)到达另一个平衡态.根据中间状态的特点可以将热力学过程可分为非静态过程和准静态过程.,非静态过程 : 中间状态为非平衡态的热力学过程称为非静态过程.,准静态过程 : 在始末两
2、个平衡态之间的每一个中间状态都可近似地看成平衡态的热力学过程称为准静态过程.,准静态过程是一个理想化的过程.,从下面的例子, 大家可以理解准静态过程的含义.,/17,如图是一个带有活塞的容器.活塞的下面有一定质量的气体.活塞上放有一些砂粒.,开始时气体的状态为(V1,T1, p1),将活塞上的砂粒一颗一颗地缓慢取走.,气体的状态将非常缓慢地变为末状态(V2,T2, p2).,这个过程可近似地作为准静态过程.,3. 过程曲线,系统从初始状态经准静态过程到达末态用p-V图的一条曲线表示.此曲线称为准静态过程曲线, 简称为过程曲线,.,二 功（过程量）,1 功是能量传递和转换的量度，它引起系统热运动
3、状态的变化.,宏观运动能量,热运动能量,A,A,二 功（过程量）,三 热 量（过程量）,通过传热方式传递能量的量度，系统和外界之间存在温差而发生的能量传递 .,（1）都是过程量：与过程有关； （2）等效性：改变系统热运动状态作用相同；即可以 通过做功, 或传递热量改变系统的状态.,（3）功与热量的物理本质不同 .,1 cal = 4.18 J ， 1 J = 0.24 cal,第一节,理想气体的内能是气体内所有分子的动能和分子内原子间的势能之和.,但热力学系统不仅可以是气体, 还可以是液体, 固体等.,热力学系统处于某一状态时所具有的能量称为系统的内能.,理想气体的内能仅是温度的函数,即,内能
4、是表征系统状态的单值函数.,一般气体的内能是温度和体积的函数, 即,一 内能 （状态量）,内能 功 热量 的国际标准单位都是 焦耳 （ J ）,外界对系统做功使系统内能增加;,系统对外界做功使系统内能减少;,外界对系统传热使系统内能增加;,系统对外界传热使系统内能减少;,但不管是通过做功还是热传递使系统的内能发生改变, 内能的变化只与系统起始和终了状态有关, 与系统所经历的过程无关.,做功, 传热和内能的变化之间的定律关系如何 ?,/17,设系统初始状态的内能为E1;,(i) 若外界向系统传递热量为Q; 外界对系统做功为Wex;,系统达到末态时的内能为E2;,根据能量守恒定律, 有,即系统内能的增量等于外界向系统传递的热量Q与外界对系统做功Wex之和.,(ii) 若外界向系统传递热量Q, 系统对外界做功W,根据能量守恒定律, 有,例 习题13-10 一定量的空气, 吸收了1.71103J的热量, 并保持在1.0 105Pa下膨胀, 体积从1.010-2m3增加到1.510-2m3, 问空气对外作了多少功 ? 它的内能改变了多少?,解 (i) 由于气体在膨胀过程中压强保持不变, 因此气体对外做功为,(ii) 由热力学第一定律,得, 气体的内能改变为,/17,
