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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7章 热力学,本章内容：,7.5 理想气体的内能和摩尔热容,7.6,理想气体的等体过程和等压过程,7.7 理想气体的等温过程和绝热过程,7.1 热学的研究对象和研究方法,7.2 平衡态 理想气体状态方程,7.3 准静态过程 功 热量,7.4 内能 热力学第一定律,7.8 循环过程,7.9 热力学第二定律,7.10 可逆与不可逆过程,7.11卡诺循环 卡诺定理,结 论：,理想气体的内能仅是温度的函数.即:,E=E(T),实验基础,：,焦耳实验.,(,1845,年,英国物理学家焦耳,),温度一样,1.实验装置:,7.5.1,理想气体的内能,7.5,理想气体的内能和摩尔热容,chsling,2.实验过程：气体的自由膨胀过程,（非静态的绝热过程）,3.,实验结果：膨胀前后温度计的读数未变.,4.分 析：气体自由膨胀过程中,Q=0 A=0,由热力学第一定律：,5.结 论：,【,焦耳定律】,理想气体的内能仅是温度的 函数.即：,E=E(T),(1)焦耳自由膨胀实验是非准静态过程;,(2)水的热容比气体热容大的多，因而水的温度可能有变化；由于温度计精度不够而未能测出（焦耳实验室的温度计精度为：0.01）;,(3)由于分子间存在相互作用力，真实气体的内能与体积有关,.,7.5,理想气体的内能和摩尔热容,chsling,7.5.2,摩尔热容,（定体摩尔热容和定压摩尔热容）,摩尔热容:,1,mol,物质温度升高(或降低）,1,C,所吸收（或放出）的热量，叫做该物质的摩尔热容。,说明：热容不仅与物质的性质有关，还与所经历过 程的性质相关。,1.,定体摩尔热容:,理想气体在等体过程中吸收的热量 ，使温度升高 ,其定体摩尔热容为,等体过程中：,dV=0,7.5,理想气体的内能和摩尔热容,chsling,2.,定压摩尔热容:,理想气体在等压过程中吸,收的热量 ，温度升高 ，其定压摩尔热容为,等压过程中：,由热一律：,理想气体：,7.5,理想气体的内能和摩尔热容,chsling,3.迈耶公式,迈耶公式：,定压摩尔热容和定体摩尔热容的关系：,摩尔热容比：,注意：迈耶公式是,理想气体,的一个重要特征。,单原子分子：,双原子刚性分子：,多原子刚性分子：,7.5,理想气体的内能和摩尔热容,chsling,4.理想气体的内能,内能之差：,说明：,上式适用于理想气体的一般过程。,7.5,理想气体的内能和摩尔热容,chsling,补 充：,理想气体的定义：,（1）,满足,方程;,（2）满足焦耳定律：,E=E(T).,思考,一定量的理想气体，其内能,E,随体积,V,的变化关系为一直线（其延长线过原点），则此过程为：,A.,等温过程,B.,等体过程,C.,等压过程,D.,绝热过程,E,O,V,7.5,理想气体的内能和摩尔热容,chsling,计算各等值过程的热量、功和内能的理论基础,4.,各过程的热力学特性.,2.,状 态 方 程,:,1.,热力学第一定律：,或,3.,理想气体内能：,7.6,理想气体的等体过程和等压过程,chsling,热力学第一定律：,7.6.1,等体过程,热力学特性：,V,常量;,dV=0,其中：,对准静态过程：,结论：,在等体过程中，气体吸收（放出）的热量全部用来增加（减少）气体的内能.,过程方程,：,7.6,理想气体的等体过程和等压过程,chsling,1,2,等压过程,过程方程,：,常量,热一律,A,热力学特性：,p,常量,功,内能,结论：,在等压过程中，气体吸收的热量一部分用来使系统的内能增加，另一部分对外做功。,7.6,理想气体的等体过程和等压过程,chsling,7.6,理想气体的等体过程和等压过程,chsling,（1）吸热时，系统对外作正功；放热时，系统对外,作负功；,（2）当升高相同的温度，等压过程比等体过程吸收,更多的热量。,说 明,7.7.1 等温过程,热一律:,1,2,过程方程:,常量,热力学特性：,T,常量,结合状态方程：,恒温热源,T,7.7,理想气体的等温过程和绝热过程,chsling,结论：,在等温过程中，气体吸收的热量全部用来对外做功。,绝热过程,热力学特性：,dQ,0,热一律:,绝热的汽缸壁和活塞,说明：,气体压缩时，外界对气体所作的功全部以热量形式传 给恒温热源。,7.7,理想气体的等温过程和绝热过程,chsling,1,2,绝热过程方程,结论：,在绝热膨胀过程中，气体对外做功是由内能的减少来完成的。,泊松方程,7.7,理想气体的等温过程和绝热过程,chsling,1.由状态方程也可求做功：,2.气体绝热膨胀时温度降低，绝热压缩时温度升高（爆胎）；,3.由于 ，绝热线比等温线陡些；,等温过程,曲线的斜率：,绝热过程,曲线的斜率：,4.对给定的系统，任意两条等体、,等压、等温、绝热线都不能相交.等温线与绝热线只有一个交点.,A,B,C,常量,7.7,理想气体的等温过程和绝热过程,chsling,过程,热力学特性,过程方程,吸收热量,Q,对外做功,A,内能增量,E,等体,V=C,0,等压,p=C,等温,T=C,A=Q,0,绝热,Q=0,0,小结：,理想气体在各种过程中的重要公式,思考,1.一定量理想气体分别经绝热、等温和等压过程膨胀了相同的体积,则 、三者之间的关系为?,解：,2.和 是两条等温线，其中,ac,为绝热过程，则,ab,过程,3,（吸热或放热），该过程中的热容,C,(大于零或小于零）；,ad,过程,，该过程的热容,C,3,.,放热,吸热,小于零,大于零,7.7,理想气体的等温过程和绝热过程,chsling,a,b,c,d,例1,设有,5,mol,的氢气，最初的压强为 温度为,20,，求在下列过程中，把氢气压缩为原体积的,1/10,需作的功:,1,）等温过程，,2,）绝热过程.,3,）经这两过程后，气体的压强各为多少？,解：,1,）等温过程,2,）氢气为双原子气体,由表查得 ，有,1,2,常量,7.7,理想气体的等温过程和绝热过程,chsling,3,）对等温过程,对绝热过程,有,7.7,理想气体的等温过程和绝热过程,chsling,解,：(1)由等温过程可得,(2)根据绝热过程方程，有,有,练习,温度为25，压强为1,atm,的1,mol,刚性双原子分子理想气体经等温过程体积膨胀至原来的3倍。求：,(1),该过程中气体对外所作的功；,(2),若气体经绝热过程体积膨胀至原来的,3,倍，气体对外所作的功。,7.7,理想气体的等温过程和绝热过程,chsling,小结,一、定体,摩尔热容和定压摩尔热容,迈耶公式：,摩尔热容比：,二、理想,气体,的内能增量,过程,热力学特性,过程方程,吸收热量,Q,对外做功,A,内能增量,E,等体,V=C,0,等压,p=C,等温,T=C,A=Q,0,绝热,Q=0,0,理想气体在四个单一过程中的重要公式,过程,热力学特性,过程方程,吸收热量,Q,对外做功,A,内能增量,E,等体,等压,等温,绝热,理想气体在四个单一过程中的重要公式,作业,：7.,67.10,
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