熱力學(xué)第一定律

第3章熱力學(xué)第一定律§1熱力學(xué)過程分類§2功準(zhǔn)靜態(tài)過程中體積功的計算§3熱熱量的計算§4熱力學(xué)第一定律§5絕熱過程§6循環(huán)過程和熱機(jī)§1熱力學(xué)過程的分類一、分類二、改變熱力學(xué)狀態(tài)的兩種能量交換形式

熱力學(xué)過程系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生變化的過程一、分類

1.準(zhǔn)靜態(tài)與非靜態(tài)

2.等值過程

3.與外界的關(guān)系

1)自發(fā)與非自發(fā)2)

絕熱過程

4.可逆與不可逆二.改變熱力學(xué)狀態(tài)的兩種能量交換形式焦耳實驗1.從外界傳熱2.利用外界作功結(jié)論：

1)改變系統(tǒng)狀態(tài)(E)的方式有兩種作功傳熱2)作功、傳熱是相同性質(zhì)的物理量均是過程量系統(tǒng)從初態(tài)末態(tài)計算系統(tǒng)對外作的功系統(tǒng)器壁上小面元對器壁作用力在某一時刻§2功準(zhǔn)靜態(tài)過程中體積功的計算準(zhǔn)靜態(tài)過程中體積功的計算1)準(zhǔn)靜態(tài)與系統(tǒng)種類無關(guān)2)示功圖示功圖討論3)功是過程量4)摩擦功電功5)一般元功為了說明功是過程量通常在微分號上畫一小橫§3熱熱量的計算一、物質(zhì)的熱容量二、摩爾熱容量三、熱量的計算與過程有關(guān)一、物質(zhì)的熱容量二、摩爾熱容量等壓摩爾熱容等容摩爾熱容可以>0=0<0溫差不太大CV可看作常數(shù)三、熱量的計算

1.等容過程2.等壓過程溫差不太大CP可看作常數(shù)1)熱量與過程有關(guān)2)熱量或傳熱與分子的無序運(yùn)動相聯(lián)系討論§4熱力學(xué)第一定律一、熱力學(xué)第一定律二、理想氣體等容摩爾熱容三、理想氣體等壓摩爾熱容若加一些條件若為準(zhǔn)靜態(tài)若為理想氣體若理氣準(zhǔn)靜態(tài)適用一切過程一切系統(tǒng)初末態(tài)是平衡態(tài)一、熱力學(xué)第一定律1)內(nèi)能E--狀態(tài)參量與過程無關(guān)2)普遍的能量轉(zhuǎn)化和守恒定律討論二、理想氣體等容摩爾熱容

1.等容過程方程2.熱力學(xué)第一定律過程曲線剛性單原子剛性雙原子剛性多原子3.理氣等容摩爾熱容4.理氣內(nèi)能適用范圍:理氣任意小過程任意過程內(nèi)能是狀態(tài)量三、理氣等壓摩爾熱容

1.等壓過程方程過程曲線2.能量關(guān)系3.理氣等壓摩爾熱容比熱容邁耶公式得比熱容=1.7=1.4=1.3一、理氣準(zhǔn)靜態(tài)絕熱過程二、自由膨脹--非準(zhǔn)靜態(tài)過程§5絕熱過程絕熱壁

絕熱過程特征：熱一律：即：適用于一切絕熱過程介紹兩種情況一、理氣準(zhǔn)靜態(tài)絕熱過程

1.過程方程絕熱的熱律加理氣準(zhǔn)靜態(tài)的條件絕熱熱律理氣準(zhǔn)靜態(tài)理氣狀態(tài)方程聯(lián)立得解結(jié)果：2.過程曲線或>二、自由膨脹

特點：迅速來不及與外界交換熱量則Q=0

非靜態(tài)過程

無過程方程

辦法：只能靠普遍的定律（熱律）自由膨脹絕熱熱律自由膨脹理氣狀態(tài)方程能量守恒由因為自由膨脹所以系統(tǒng)對外不作功即得自由膨脹能量守恒思考：初態(tài)和末態(tài)溫度相同真實氣體？理氣內(nèi)能還與體積有關(guān)焦、湯實驗§6循環(huán)過程一、熱機(jī)循環(huán)與制冷循環(huán)二、卡諾循環(huán)1.循環(huán)過程系統(tǒng)經(jīng)歷一個熱力學(xué)過程后又回到初態(tài)2.能量特點1.熱機(jī)循環(huán)目的：吸熱對外作功1)PV

圖正2)熱流圖高溫?zé)嵩吹蜏責(zé)嵩?)指標(biāo)-效率2.制冷循環(huán)目的：通過外界作功從低溫?zé)嵩次鼰?)

PV

圖逆2)熱流圖高溫低溫3)制冷系數(shù)><重要說明：在熱機(jī)、制冷機(jī)部分由于實際中的需要或說是習(xí)慣無論是吸熱還是放熱一律取正值則熱機(jī)效率和制冷系數(shù)寫成：二、卡諾循環(huán)只與兩個恒溫?zé)嵩唇粨Q能量的無摩擦的準(zhǔn)靜態(tài)循環(huán)1.卡諾熱機(jī)熱流圖PV圖恒溫?zé)嵩催^程吸放熱絕熱過程方程由兩個絕熱過程得循環(huán)閉合條件卡諾熱機(jī)效率代入數(shù)據(jù)得只與T1和T2有關(guān)與物質(zhì)種類、膨脹的體積無關(guān)提高高溫?zé)嵩吹臏囟痊F(xiàn)實些2)理論指導(dǎo)作用討論1)卡諾熱機(jī)效率進(jìn)一步說明熱機(jī)循環(huán)不向低溫?zé)嵩捶艧崾遣豢赡艿臒釞C(jī)循環(huán)至少需要兩個熱源3)理論說明低溫?zé)嵩礈囟萒20

說明熱機(jī)效率且只能<4)疑問：由熱I律循環(huán)過程中如果相當(dāng)于把吸收的熱量全作功從能量轉(zhuǎn)換看不違反熱一律

但為什么實際做不到？說明: