普通物理热力学课件

热力学基础（一）热力学基础（一）第第 一一 讲讲热力学基础（一）第 一 讲1本讲主要内容本讲主要内容A.热力学基本概念热力学基本概念B.理想气体状态方程理想气体状态方程C.热力学第一定律热力学第一定律D.热力学第一定律的应用热力学第一定律的应用本讲主要内容A.热力学基本概念 理想气体状态方程C.2A.热力学基本概念热力学基本概念一、热力学系统与外界一、热力学系统与外界热力学研究的对象热力学研究的对象-热力学系统热力学系统它包含极大量的分子、原子它包含极大量的分子、原子以以 阿伏伽德罗常数阿伏伽德罗常数 NA=6.0221023 计计热力学系统以外的物体称为热力学系统以外的物体称为 外界外界例：若汽缸内气体为系统，其它为外界例：若汽缸内气体为系统，其它为外界A.热力学基本概念一、热力学系统与外界热力学研究的对象 3开放系统开放系统 孤立系统孤立系统封闭系统封闭系统系统系统与外界有与外界有 m、E 交换交换与外界有与外界有 E 交换，无交换，无 m 交换交换与外界无与外界无 E、m 交换交换二、平衡态与状态参量二、平衡态与状态参量在在不受外界影响不受外界影响的条件下，系统的宏观性质的条件下，系统的宏观性质不随时间改变的状态，称为不随时间改变的状态，称为平衡态平衡态。开放系统 孤立系统封闭系统系统与外界有 m、E 4思考：思考：1、什么是非平衡态？、什么是非平衡态？2、为什么说平衡态是理想模型？、为什么说平衡态是理想模型？3、为什么说平衡态是动态平衡？、为什么说平衡态是动态平衡？思考：1、什么是非平衡态？2、为什么说平衡态是理想模型？3、5状态参量状态参量描述热力学系统描述热力学系统平衡态的宏观性质平衡态的宏观性质的的物理量：物理量：P、T、V、E、S .描述系统状态的描述系统状态的 宏观量宏观量，一般可以，一般可以 直接测量直接测量。V、E 等等-可以累加，称为可以累加，称为 广延量广延量。P、T 等等-不可累加，称为不可累加，称为 强度量强度量。状态参量描述热力学系统平衡态的宏观性质的描述系统状态的 宏观6温度温度 T A AB BA AB B绝热板绝热板导热板导热板A、B 两系统两系统互不影响，互不影响，各各自达到平衡态自达到平衡态A、B 两系统的平衡态若有联系，两系统的平衡态若有联系，在达到在达到 热平衡热平衡 时，时，A、B 两系统两系统具有具有一个共同的宏观性质一个共同的宏观性质，称为，称为系统的系统的 温度温度。温度 T ABAB绝热板导热板A、B 两系统互不影响，各7温度测量温度测量温度测量温度测量ABC设设 A 和和 C、B 和和 C 分别热分别热平衡，则平衡，则 A 和和 B 一定热平一定热平衡。衡。（热力学第零定律）（热力学第零定律）CA 和和 C 热平衡，热平衡，TA=TC；C 0，系统放热，系统放热 Q 0，外界对系统作功，外界对系统作功 W CV 。迈耶公式迈耶公式 泊松比泊松比等压过程中系统吸收热量的一部分增加系统的内能，一部分用于对外29单原子分子单原子分子（如（如 He）双原子分子双原子分子（如（如 H2）多原子分子多原子分子（如（如 CO2）CVCP单原子分子（如 He）双原子分子（如 H2）多原子分子（如 30V1V2PVP PQQ=W 三、等温过程三、等温过程T=const.过程方程过程方程V1V2PVPQQ=W 三、等温过程T=const.31等温过程系统内能不变等温过程系统内能不变系统对外界所做的功系统对外界所做的功吸收的热量吸收的热量等温过程系统内能不变系统对外界所做的功吸收的热量32例题、例题、将将 500 J 的热量传给标准状态下的热量传给标准状态下 2 mol 的氢。的氢。（1）V 不变，热量变为什么？氢的温度为多少？不变，热量变为什么？氢的温度为多少？（2）T 不变，热量变为什么？氢的不变，热量变为什么？氢的 P、V 各为多少？各为多少？（3）P 不变，热量变为什么？氢的不变，热量变为什么？氢的 T、V 各为多少？各为多少？解：解：（1）QV=E，热量转变为内能，热量转变为内能例题、将 500 J 的热量传给标准状态下 2 mol 的氢33（2）QT=W，热量转变为功，热量转变为功（2）QT=W，热量转变为功34（2）QP=W+E，热量转变为功，热量转变为功和内能和内能（2）QP=W+E，热量转变为功和内能35例题：例题：一定量的理想气体，由状态一定量的理想气体，由状态 a 经经 b 到达到达 c。（图中（图中 a b c 为一直线），求此过程中：为一直线），求此过程中：（1）气体对外做的功；）气体对外做的功；（2）气体内能的增量；）气体内能的增量；（3）气体吸收的热量。）气体吸收的热量。P(atm)V(l)0321321cba解：解：例题：一定量的理想气体，由状态 a 经 b 到达 c。（图36P(atm)V(l)0321321cbaP(atm)V(l)0321321cba37例例:质量为质量为 2.8 10-3 kg，压强为，压强为 1 atm，温度为，温度为27 的氮气，先等容增压，压强升至的氮气，先等容增压，压强升至3 atm；再等温膨；再等温膨胀，压强降至胀，压强降至 1 atm；然后等压压缩，体积压缩一半。；然后等压压缩，体积压缩一半。试求氮气在全部过程中的内能变化、所做的功和吸收试求氮气在全部过程中的内能变化、所做的功和吸收的热量，并画出的热量，并画出 P-V 图。图。解：解：V3V4VP(atm)132V1例:质量为 2.810-3 kg，压强为 1 atm，38普通物理热力学课件39V3V4VP(atm)132V1等容过程：等容过程：等温过程：等温过程：V3V4VP(atm)132V1等容过程：等温过程：40V3V4VP(atm)132V1等压过程：等压过程：V3V4VP(atm)132V1等压过程：41本讲要点小结本讲要点小结1、理想气体状态方程、理想气体状态方程2、热力学第一定律、热力学第一定律本讲要点小结1、理想气体状态方程2、热力学第一定律423、理想气体的内能是温度的单值函数、理想气体的内能是温度的单值函数4、准静态过程中系统对外界所做的功、准静态过程中系统对外界所做的功5、在理想气体三个、在理想气体三个“等值过程等值过程”中的应中的应用用3、理想气体的内能是温度的单值函数4、准静态过程中系统对外界43等温等温等压等压等容等容WQ00等温等压等容WQ0044作作 业业作 业45