1、同学们好 第 7章 热力学第一定律和第二定律 热力学系统内能变化的两种量度 功 热量 热力学 第一定律 热力学 第二定律 等值过程 绝热过程 循环过程 卡诺循环 应用 （理想气体） （对热机效率的研究） 一、系统内能 状态量 热力学主要研究系统能量转换规律 1.系统内能 E 广义： 系统内所有粒子各种能量总和 平动、转动、振动能量、化学能、原子能、核能 . 不包括系统整体机械能 狭义： 所有分子热运动能量和分子间相互作用势能 例： 实际气体 ),( VTEE 理想气体 )(2TERTiME 7.1 功 热量 2. 内能 是状态函数 内能变化 只与初末状态有关，与所经过的过程无关，可以在初、末态
2、间任选最简便的过程进行计算。 E E 三、功和热量 过程量 21dVVVpA 注意 ：非静态过程不适用 3. 内能变化方式 做功 热传递 1. 准静态过程 的体积功 VplpSlFA dddd 0pF sVdld示功图： p - V 图上过程曲线下的面积 21dVVVpAAd思考： ?02112 AVV 的任何过程则由是否0d0d AV若0d0d AV0d0d AV AdVpo1V 2V注意： 功是过程量 过程不同，曲线下面积不同 （可正、可负、可零） pVo2. 热量（热传递过程中传递的能量多少） 摩尔热容： TCMQcC 0d)dd( VV TQC等体摩尔热容： 0d)dd( pp TQC
3、等压摩尔热容： 热量是过程量 注意 比热容： c3. A 与 Q 比较 E改变方式 特点 能量转换 量度 做功 热传递 与宏观位移相联系 通过非保守力做功 实现 机械 运动 热运动 A 与温差相联系， 通过分子碰撞实现 热运动 热运动 Q 在系统状态变化过程中， A、 Q、 E 间数量关系 包含热运动和机械运动范围的能量守恒定律 热力学第一定律 7.27.4 热力学第一定律及其应用 准静态： dQ=dE+pdV 理想气体： VpTRiMQ dd2d 微小过程： dQ=dE +dA 一 . 热力学第一定律 1. 数学形式： AEEQ )( 12净系统从外界吸热 = 内能增量 +系统对外界做功 Q
4、 E1 E2 A 注意 ： Q指系统从外界吸收的 净 热量 规定 ： 系统从外界吸热， Q0 ；系统向外界放热， Q0 系统对外界作功， A0 ；外界对系统作功， A0 系统内能增加， E0; 系统内能减少， E0; 适用条件 ： 对一切热力学系统的任意热力学过程（包括初态和末态是平衡态的非平衡过程）都适用。 2. 物理意义： 涉及热运动和机械运动的能量转换及守恒定律。 3.其它表述： 第一类永动机是不可能制成的 第一类永动机 ：系统不断经历状态变化后回到初态，不消耗内能，不从外界吸热，只对外做功 000AQE违反热力学第一定律 即： A E 二 . 对理想气体的应用 等值过程 等体过程 等压
5、过程 等温过程 0d V0d p0d T绝热过程 0d Q1) 过程方程 2121TTpp 查理定律 1. 等体过程 （ dV = 0 V = C ) VVp1p2p ),(2 22 TVp),(1 11 TVpO2) 热力学第一定律的具体形式 3) 等体摩尔热容 单原子分子气体 双原子分子（刚性） 1-1- Km olJ5.1223 RCV11- Km olJ8.2025 RCV 0d VpATCMQ V TRiME 2TCMQE V 吸热全部用于增加内能： TCMTRiM V 2 RiC V 2由 得 适用于一切过程。TCME V 注意： 2. 等压过程 ( dp = 0 p = C) 1
6、) 过程方程 2121TTVV 盖 .吕萨克定律 2) 热力学第一定律的具体形式 TRMVVpVpAVV )(d 1221TCMQ p TCME V EVpQ V1V 2Vppo3) 等压摩尔热容 得：由 TRMTCMTCM Vp RCC Vp 迈耶公式 RiRRiC p 2 22 12 iiCCVp 泊松比 单原子分子气体 11- Km olJ8.2025 RCp67.1双原子刚性分子 11- Km olJ1.2927 RCp 40.13. 等温过程 ( dT = 0 T = C ) 1) 过程方程 2211 VpVp 玻意耳 马略特定律 2)热力学第一定律的具体形式 0E12lndd212
7、1VVRTMVVRTMVpA VVVV 21221211 lnln ppVpVVVp AQ 吸热全部用于对外做功 Vp1V 2V1p2po4. 绝热过程 特点： dQ = 0 绝热材料 1） 过程方程 热力学第一定律 0ddd AEQ条件 准静态： 理想气体： 0dd VpTCM VRTMpV TRMpVVp ddd 消去 dT RCC Vp VpCC恒量pV 恒量 Tp 1 恒量 TV 12） 绝热线 绝热线： 恒量pV1 比等温线陡 压缩同样体积由（ ), AA Vp微观解释： n k Tp 等温 pnV绝热 pnV pTV0d0d TQ Pp等温线 ： pV=恒量 双曲线 过 p-V图中
8、某点（ A) A0d Q0d TP0d Qp3) 热力学第一定律的具体形式 TCMEQV 0)(2 12 TTRiMTCMEA V 1)(222112211VpVpVpVpiVVVpCRCCC i21 小结： 求法QAE ,ETCM V AQA： 准静态过程 21dVVVpAEQA 非静态过程 Q： 等体 TCMQ V TCMQ p 绝热 Q = 0 等温（准静态） 12lnVVpVAQ 等压 AEQ 或练习 1 理想气体的下列过程，哪些是不可能发生的？ (1) 等体加热，内能减少，压强升高 (2) 等温压缩，压强升高，同时吸热 (3) 等压压缩，内能增加，同时吸热 (4) 绝热压缩，压强升高
9、，内能增加 答案： 不可能发生的有 : (1), (2), (3) 练习 2 何解对？为什么？ 由绝热方程 2)2(00pppVVp解一： 解二： 00AQ自由膨胀绝热过程 1200 TTTE 2022211ppVpVp * 绝热方程对 非静态过程 不适用 理想气体自由膨胀，去掉隔板实现平衡后压强 p = ? VV0p理想过程 过程方程式 dV=0 dP=0 dT=0 dQ=0 EQA PV 图 C2ViCRPT 恒 量0 VM CT VM CT V V1p2p ),(2 22 TVp),(1 11 TVpOPV 恒 量21ln VM R V 0 21ln VM R VVp1V 2V1p2poPVC C RVT 恒 量M RT VM CT PM CT 2PVC iCi V1V 2Vppo0恒量pV恒量 Tp 1恒量 TV 10VM CT 1)(222112211VpVpVpVpiA0dQ0dTP0dQp作业：一、 1、 411 二、 111 三、 14 柏拉图学员的门口竖着一块牌子“不懂几何者不得入内”。这天，来了一群人，他们都是懂几何的人。 如果牌子上的话得到准确的理解和严格的执行，那么以下断定中，只有一项是真的。这一真的断定是： （ A）他们可能不会被允许进入。 （ B）他们一定不会被允许进入。 （ C）他们一定会被允许进入。 （ D）他们不可能被允许进入。
