高二物理競賽課件：熱力學第一定律對理想氣體準靜態(tài)過程的應(yīng)用

第六章熱力學基礎(chǔ)§6-2熱力學第一定律

對理想氣體準靜態(tài)過程的應(yīng)用打開一個飲料容器時，在開口周圍會形成一層細霧，并噴濺出一些液體。

（照片中，霧是環(huán)繞在塞子周圍的白云，噴濺出的水在云里形成線條）26.熱力學基礎(chǔ)6.1熱力學第零定律和第一定律6.2熱力學第一定律對理想氣體準靜態(tài)過程的應(yīng)用6.3循環(huán)過程卡諾循環(huán)6.4熱力學第二定律6.5可逆過程與不可逆過程卡諾定理6.6

熵玻爾茲曼關(guān)系6.7熵增加原理熱力學第二定律的統(tǒng)計意義6.8*耗散結(jié)構(gòu)信息熵

等體過程氣體的摩爾定體熱容

等壓過程氣體的摩爾定壓熱容

等溫過程

絕熱過程*多方過程3應(yīng)用1：等體過程

由熱力學第一定律，有：對有限的等體過程，有:表明:在等體過程中，氣體吸收的熱量Q全部用來增加氣體的

內(nèi)能E，而系統(tǒng)沒有對外作功封閉容器內(nèi)的各種熱力學過程都是近似的等體過程。4

1克重的水需要4.2焦耳來加熱升高1度。

氣體熱容：在沒有化學反應(yīng)和相變條件下，溫度升高1K所需的熱量。

5

摩爾熱容：一摩爾物質(zhì)溫度升高1度所吸收的熱量。

[J/(mol·K)]摩爾定壓熱容：系統(tǒng)壓強保持不變過程中的熱容

。

因熱量與具體過程有關(guān)，所以對同一個系統(tǒng)不同的過程其熱容不同.摩爾定體熱容：系統(tǒng)體積保持不變過程中的熱容

。

6摩爾定體熱容由摩爾定體熱容定義：由等體過程：計算理想氣體內(nèi)能變化的通式！由理想氣體的內(nèi)能：僅與分子自由度有關(guān)，與溫度無關(guān)！應(yīng)用1：等體過程7應(yīng)用2：等壓過程

由熱力學第一定律：表明:在等壓過程中，理想氣體吸收的熱量Q

一部分用來增加氣體的內(nèi)能E，另一部分使氣體對外作功A。8摩爾定壓熱容由摩爾定壓熱容定義：由等壓過程：(Mayer)

邁耶公式：表明:在等壓過程中，1mol理想氣體，溫度升高lK時，

要比其等體過程多吸收8.3lJ的熱量，用于對外作功應(yīng)用2：等壓過程9Mayer

公式表明:在等壓過程中，1mol理想氣體，溫度升高lK時，要比其等體過程多吸收8.3lJ的熱量，用于對外作功。意義：在具有相同初末態(tài)的過程中，等壓過程吸收的熱量大于等容過程中吸收的熱量。1mol理想氣體溫度升高1K，對于等容過程，體積不變，吸收的熱量全部用于增加系統(tǒng)的內(nèi)能。

應(yīng)用2：等壓過程10例題6-1一氣缸中貯有氮氣，質(zhì)量為1.25kg。在標準大氣壓下緩慢地加熱，使溫度升高1K。試求：氣體膨脹時所作的功A、氣體內(nèi)能的增量E以及氣體所吸收的熱量Qp。（活塞的質(zhì)量以及它與氣缸壁的摩擦均可略去）

解：因過程是等壓的，得所吸收的熱量：應(yīng)用2：等壓過程11應(yīng)用3：等溫過程特點：dT=

0,dE=

0

（因理想氣體內(nèi)能只是溫度的函數(shù)）

由熱力學第一定律：恒溫熱源系統(tǒng)吸熱全部用來對外做功。在等溫膨脹過程中，理想氣體所吸取的熱量全部轉(zhuǎn)化為對外所作的功；在等溫壓縮過程中，外界對理想氣體所作的功，將全部轉(zhuǎn)化為傳給恒溫熱源的熱量。12應(yīng)用3：等溫過程特點：dT=

0,dE=

0

（因理想氣體內(nèi)能只是溫度的函數(shù)）狀態(tài)方程：pV

=恒量，（p1V1

=

p2V2

）由熱力學第一定律：恒溫熱源因：系統(tǒng)吸熱全部用來對外做功13小結(jié)等體過程

(V=Const.)

等壓過程

(p=Const.)

等溫過程

(T=Const.)

（直接）(Mayer公式)教材P216.表6-214補充例題20mol氧氣由狀態(tài)1變化到狀態(tài)2所經(jīng)歷的過程如圖，

（1）沿1a2路徑；（2）沿12直線。試分別求出這兩個過程中的A與Q以及氧氣內(nèi)能的變化E2-E1。

氧分子當成剛性分子理想氣體看待。

V/LP(1.013×105)Pa52010501a2解：（1）1a2過程1a:等體過程，所以A1a＝015補充例題解：（1）1a2過程a2:等壓過程V/LP(1.013×105)Pa52010501a2另一解法：16補充例題解：（1）1a2過程V/LP(1.013×105)Pa52010501a2氣體對外作負功。外界對氣體作功。氣體向外界放熱。氣體內(nèi)能減少了。符合熱力學第一定律？17補充例題解：（1）12過程V/LP(1.013×105)Pa52010501a2功：直線下的面積。因氣體被壓縮，外界對氣體作正功。氣體內(nèi)能的增量：由熱力學第一定律：比較上述2個過程：內(nèi)能的變化與過程無關(guān)；內(nèi)能是系統(tǒng)“狀態(tài)”的函數(shù)。功和熱量隨過程不同而不同；功和熱量是“過程量”。18絕熱過程絕熱過程：系統(tǒng)和外界沒有熱量交換的過程。例如：良好絕熱材料包圍的系統(tǒng)發(fā)生的過程；進行得較快(仍是準靜態(tài))而來不及和外界交換熱量的過程。

特點：由熱力學第一定律：

19絕熱過程方程

熱容比：教材P215圖6-820絕熱過程方程（推導(dǎo)）推導(dǎo)：熱容比：熱力學第一定律+絕熱特征：因絕熱過程中p、V、T都在變，對理想氣體狀態(tài)方程求微分：(1)(1)中的dT代入得：積分得：(自己推導(dǎo)…)21絕熱過程應(yīng)用打開一個飲料容器時，在開口周圍會形成一層細霧，并噴濺出一些液體。

（照片中