第3章热力学第一定律

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第,3,章 热力学第一定律,1,热力学过程分类,2,功 准静态过程中体积功的计算,3,热 热量的计算,4,热力学第一定律,5,绝热过程,6,循环过程和,热机,1,热力学过程的分类,一、分类,二、改变热力学状态的两种能量交换形式,热力学过程,系统状态发生变化的过程,一、分类,1.,准静态与非静态,2.,等值过程,3.,与外界的关系,1,),自发与非自发,2,),绝热过程,4.,可逆与不可逆,二,.,改变热力学状态的两种能量交换形式,焦耳实验,1.,从外界传热,2.,利用外界作功,结论：,1,),改变系统状态,(,E,),的方式有两种,作功,传热,2,),作功、传热是相同性质的物理量,均是 过程量,系统从初态,末态,计算系统对外作的功,系统器壁上小面元,对器壁作用力,在某一时刻,2,功 准静态过程中体积功的计算,准静态过程中体积功的计算,1,),准静态 与系统种类无关,2,),示功图,示功图,讨论,3,),功是过程量,4,),摩擦功,电功,5,),一般元功,为了说明功是过程量 通常在微分号上画一小,横,3,热 热量的计算,一、物质的热容量,二、摩尔热容量,三、热量的计算,与过程有关,一、物质的热容量,二、摩尔热容量,等压摩尔热容,等容摩尔热容,可以,0 =0 ,二、自由膨胀,特点：,迅速 来不及与外界交换热量 则,Q,=0,非静态过程,无过程方程,办法：,只能靠普遍的定律（热,律）,自由膨胀,绝热热,律,自由膨胀,理气,状态方程,能量守恒,由,因为自由膨胀 所以系统对外不作功,即,得,自由膨胀,能量守恒,思考：,初态和末态温度相同,真实气体？,理气,内能还与体积有关,焦、汤实验,6,循环过程,一、热机循环与制冷循环,二、卡诺循环,1.,循环过程,系统经历一个热力学过程后 又回到初态,2.,能量特点,1.,热机循环,目的：吸热对外作功,1,),PV,图,正,2,),热流图,高温热源,低温热源,3,),指标,-,效率,2.,制冷循环,目的：通过外界作功 从低温热源吸热,1,),PV,图,逆,2,),热流图,高温,低温,3,),制冷系数,重要说明,：,在热机、制冷机部分 由于实际中的需要或,说是习惯 无论是吸热还是放热一律取正值,则热机效率和制冷系数写成：,二、卡诺循环,只与两个恒温热源交换能量的无摩擦的,准静态循环,1.,卡诺热机,热流图,P V,图,恒温热源过程 吸 放热,绝热过程方程,由两个绝热过程得循环闭合条件,卡诺热机效率,代入数据得,只与,T,1,和,T,2,有关,与物质种类、膨胀的体积无关,提高高温热源的温度现实些,2),理论指导作用,讨论,1,),卡诺热机效率,进一步说明,热机循环不向低温热源放热是不可能的,热机循环至少需要两个热源,3,),理论说明低温热源温度,T,2,0,说明,热机效率,且只能,4,),疑问：由热,I,律 循环过程中,如果,相当于把吸收的热量全作功,从能量转换看,不违反热一律,但为什么实际做不到？,说明,:,必然还有一个,独立,于热一律的,定律存在 这就是,热二律,2.,卡诺制冷机,卡诺热机的逆循环,卡诺制冷机的制冷系数,一直敞开冰箱门 能制冷整个房间吗？,思考：,打开冰箱凉快一下,第,3,章结束,