资源描述
Click to edit Master title style,Click to edit Master text styles,Second level,Third level,Fourth level,Fifth level,第二节,热力学第一定律,3-1-2,热力学第一定律 内能,一、功 热量 内能,3-1-2,热力学第一定律 内能,一、功 热量 内能,1、,功,：,通过物体作,“,宏观位移,”,来完成的。,3-1-2,热力学第一定律 内能,一、功 热量 内能,1、,功,：通过物体作,“,宏观位移,”,来完成的。,2、,热量,：系统之间由于,温度不同,而传递的,能量,3-1-2,热力学第一定律 内能,焦耳实验,T,1,绝,热,壁,3、,内能,3-1-2,热力学第一定律 内能,焦耳实验,T,T,2,1,绝,热,壁,温度上升,搅拌器,3、,内能,3-1-2,热力学第一定律 内能,焦耳实验,T,T,2,1,绝,热,壁,搅拌器,外界对系统作功使系统状态改变，根据能量,守恒定律所作的功将以某种能量形式储存在,系统内，称这一能量为系统的内能。,温度上升,3、,内能,3-1-2,热力学第一定律 内能,在焦耳实验中，只要初末状态一定，不,论所经历的过程如何对系统所作的功的数值,是相同的。,在焦耳实验中，只要初末状态一定，不,论所经历的过程如何对系统所作的功的数值,是相同的。也就是,内能的改变只决定于初,、,末状态而与所经历的过程无关。,在焦耳实验中，只要初末状态一定，不,论所经历的过程如何对系统所作的功的数值,是相同的。也就是,内能的改变只决定于初、,末状态而与所经历的过程无关。,内能是系统状态的单值函数,。,在焦耳实验中，只要初末状态一定，不,论所经历的过程如何对系统所作的功的数值,是相同的。也就是,内能的改变只决定于初,、,末状态而与所经历的过程无关。,内能是系统状态的单值函数,。,例如：,理想气体的,内能,决定于,温度。,在焦耳实验中，只要初末状态一定，不,论所经历的过程如何对系统所作的功的数值,是相同的。也就是,内能的改变只决定于初,、,末状态而与所经历的过程无关。,内能是系统状态的单值函数,。,例如：,理想气体的,内能,决定于,温度。,只对系统传热也能使系统的状态改变，,在这一点上传热和作功是等效的。,二、热力学第一定律,E,A,E,=,1,2,+,Q,二、热力学第一定律,E,A,E,=,1,2,+,吸热为 + ，,Q,Q,二、热力学第一定律,E,A,E,=,1,2,+,吸热为 + ， 放热为,Q,Q,二、热力学第一定律,E,A,A,E,=,1,2,+,吸热为 + ， 放热为,系统对外作功为+，,Q,Q,二、热力学第一定律,E,A,A,E,=,1,2,+,吸热为 + ， 放热为,系统对外作功为+，外界对系统作功为,Q,Q,二、热力学第一定律,E,A,A,E,E,E,=,2,1,1,2,+,吸热为 + ， 放热为,系统对外作功为+，外界对系统作功为,系统的内能增量,Q,Q,二、热力学第一定律,E,A,A,E,E,E,=,2,1,1,2,+,吸热为 + ， 放热为,系统对外作功为+，外界对系统作功为,系统的内能增量,对于一微小的过程第一定律可表示为：,Q,Q,二、热力学第一定律,E,A,A,A,E,E,E,=,=,2,1,1,2,+,吸热为 + ， 放热为,系统对外作功为+，外界对系统作功为,系统的内能增量,对于一微小的过程第一定律可表示为：,d,E,+,Q,Q,Q,二、热力学第一定律,d,d,E,A,A,A,E,E,E,=,=,2,1,1,2,+,吸热为 + ， 放热为,系统对外作功为+，外界对系统作功为,系统的内能增量,对于一微小的过程第一定律可表示为：,d,d,E,+,热力学第一定律的实质是包括热量在内的能量守恒和转换定律。,二、热力学第一定律,Q,Q,Q,d,准静态过程功的表达式,P,d,l,S,准静态过程功的表达式,P,d,l,S,F,=,P,S,准静态过程功的表达式,P,d,l,S,F,d,l,F,=,=,P,S,A,.,准静态过程功的表达式,d,P,d,l,S,F,d,l,PS,d,l,F,=,=,=,P,S,A,.,准静态过程功的表达式,d,P,d,l,S,F,=,d,l,PS,d,l,F,=,=,=,P,S,A,.,P,d,V,准静态过程功的表达式,d,P,d,l,S,F,=,d,l,PS,d,l,F,=,=,=,P,S,A,.,P,d,V,A,=,1,2,P,d,V,V,V,准静态过程功的表达式,d,p,1,2,1,2,p,P,d,l,d,o,S,F,=,d,l,P,d,PS,d,l,F,=,=,=,P,S,A,.,功的几何意义,: 功在数值上等于,P,V,图,上过程曲线下的面积。,V,V,V,V,V,A,=,1,2,P,d,V,V,V,准静态过程功的表达式,d,热力学第一定律可表达为：,热力学第一定律可表达为：,Q,= d,E,+,P,d,V,d,微分形式,热力学第一定律可表达为：,2,1,Q,=,E,E,+,P,d,V,Q,= d,E,+,P,d,V,d,微分形式,积分形式,热力学第一定律可表达为：,2,1,a,b,a,b,.,.,P,V,O,m,n,=,E,E,+,P,d,V,V,V,Q,Q,= d,E,+,P,d,V,d,微分形式,积分形式,热力学第一定律可表达为：,2,1,a,b,a,b,.,.,P,V,O,m,n,amb,和,anb,过程所作的功不同，吸收的热量,也不同。,=,E,E,+,P,d,V,V,V,Q,Q,= d,E,+,P,d,V,d,微分形式,积分形式,热力学第一定律可表达为：,2,1,a,b,a,b,.,.,P,V,O,m,n,amb,和,anb,过程所作的功不同，吸收的热量,也不同。,所以,功、热量和所经历的过程有关，,而内能改变只决定于初末态和过程无关。,=,E,E,+,P,d,V,V,V,Q,Q,= d,E,+,P,d,V,d,微分形式,积分形式,三、热容量,三、热容量,在一定过程中，体系吸收热量 Q 与温度T 的变化率。即,C,= dQ/dT,（J/K,0,）,三、热容量,在一定过程中，体系吸收热量 Q 与温度T 的变化率。即,C,= dQ/dT,（J/K,0,）,体系为单位摩尔，则称,摩尔热容,C,(J/molK,0,),三、热容量,在一定过程中，体系吸收热量 Q 与温度T 的变化率。即,C,= dQ/dT,（J/K,0,）,体系为单位摩尔，则称,摩尔热容,C,(J/molK,0,),体系为单位质量，则称,比热(容),c,(J/kgK,0,),三、热容量,在一定过程中，体系吸收热量 Q 与温度T 的变化率。即,C,= dQ/dT,（J/K,0,）,体系为单位摩尔，则称,摩尔热容,C,(J/molK,0,),体系为单位质量，则称,比热(容),c,(J/kgK,0,),定压热容：,C,P,=(dQ/dT),P,=,C,P,三、热容量,在一定过程中，体系吸收热量 Q 与温度T 的变化率。即,C,= dQ/dT,（J/K,0,）,体系为单位摩尔，则称,摩尔热容,C,(J/molK,0,),体系为单位质量，则称,比热(容),c,(J/kgK,0,),定压热容：,C,P,=(dQ/dT),P,=,C,P,C,P,- 称,定压摩尔热容,三、热容量,在一定过程中，体系吸收热量 Q 与温度T 的变化率。即,C,= dQ/dT,（J/K,0,）,体系为单位摩尔，则称,摩尔热容,C,(J/molK,0,),体系为单位质量，则称,比热(容),c,(J/kgK,0,),定压热容：,C,P,=(dQ/dT),P,=,C,P,C,P,- 称,定压摩尔热容,定体热容：,C,V,=(dQ/dT),V,=,C,V,三、热容量,在一定过程中，体系吸收热量 Q 与温度T 的变化率。即,C,= dQ/dT,（J/K,0,）,体系为单位摩尔，则称,摩尔热容,C,(J/molK,0,),体系为单位质量，则称,比热(容),c,(J/kgK,0,),定压热容：,C,P,=(dQ/dT),P,=,C,P,C,P,- 称,定压摩尔热容,定体热容：,C,V,=(dQ/dT),V,=,C,V,C,V,- 称,定体摩尔热容,理想气体的定压摩尔热容 C,P,和定体,摩尔热容 C,V,都是常数。,例：理想气体从 ( P,1,，V,1,) 绝热自由膨胀到状态( P,2,，2V,1,),，试求末态压强 P,2,。,例：理想气体从 ( P,1,，V,1,) 绝热自由膨胀到状态( P,2,，2V,1,),，试求末态压强 P,2,。,P,1,，V,1,初态,P,2,，2V,1,例：理想气体从 ( P,1,，V,1,) 绝热自由膨胀到状态( P,2,，2V,1,),，试求末态压强 P,2,。,P,1,，V,1,初态,末态,例：理想气体从 ( P,1,，V,1,) 绝热自由膨胀到状态( P,2,，2V,1,),，试求末态压强 P,2,。,解：绝热过程：Q=0，,例：理想气体从 ( P,1,，V,1,) 绝热自由膨胀到状态( P,2,，2V,1,),，试求末态压强 P,2,。,解：绝热过程：Q=0，自由膨胀过程：A=0,例：理想气体从 ( P,1,，V,1,) 绝热自由膨胀到状态( P,2,，2V,1,),，试求末态压强 P,2,。,解：绝热过程：Q=0，自由膨胀过程：A=0,由热力学第一定律：Q = E,2,- E,1,+A ，,例：理想气体从 ( P,1,，V,1,) 绝热自由膨胀到状态( P,2,，2V,1,),，试求末态压强 P,2,。,解：绝热过程：Q=0，自由膨胀过程：A=0,由热力学第一定律：Q = E,2,- E,1,+A ，得,E,2,= E,1,即：内能不变,例：理想气体从 ( P,1,，V,1,) 绝热自由膨胀到状态( P,2,，2V,1,),，试求末态压强 P,2,。,解：绝热过程：Q=0，自由膨胀过程：A=0,由热力学第一定律：Q = E,2,- E,1,+A ，得,E,2,= E,1,即：内能不变,因理想气体内能只决定于温度，故,T,2,=T,1,例：理想气体从 ( P,1,，V,1,) 绝热自由膨胀到状态( P,2,，2V,1,),，试求末态压强 P,2,。,解：绝热过程：Q=0，自由膨胀过程：A=0,由热力学第一定律：Q = E,2,- E,1,+A ，得,E,2,= E,1,即：内能不变,因理想气体内能只决定于温度，故,T,2,=T,1,理想气体的状态方程：P,2,V,2,/T,2,= P,1,V,1,/T,1,例：理想气体从 ( P,1,，V,1,) 绝热自由膨胀到状态( P,2,，2V,1,),，试求末态压强 P,2,。,解：绝热过程：Q=0，自由膨胀过程：A=0,由热力学第一定律：Q = E,2,- E,1,+A ，得,E,2,= E,1,即：内能不变,因理想气体内能只决定于温度，故,T,2,=T,1,理想气体的状态方程：P,2,V,2,/T,2,= P,1,V,1,/T,1,已知 V,2,=2V,1,、T,2,= T,1,， 得,P,2,= P,1,/ 2,
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