物理十章熱力學(xué)

第十章熱力學(xué)基礎(chǔ)1.熱力學(xué)系統(tǒng)

把研究的對象視為一個系統(tǒng)，稱為熱力學(xué)系統(tǒng)，而系統(tǒng)以外的部分則稱為外界。

外界熱力學(xué)系統(tǒng)一熱力學(xué)系統(tǒng)熱力學(xué)系統(tǒng)是一個由大量的微觀粒子（分子、原子）組成的宏觀系統(tǒng)?！?0.1功熱量熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)系統(tǒng)與外界只有能量交換而無物質(zhì)交換，則該系統(tǒng)稱為封閉系統(tǒng)外界熱力學(xué)系統(tǒng)熱力學(xué)系統(tǒng)與外界既有能量交換又有而無物質(zhì)交換，則該系統(tǒng)稱為開放系統(tǒng)熱力學(xué)系統(tǒng)與外界既無能量交換又無物質(zhì)交換，則該系統(tǒng)稱為孤立系統(tǒng)平衡態(tài)的特點*1）單一性（處處相等）;2）熱動平衡（有別于力平衡）.1.平衡態(tài)

一定量的氣體，在不受外界的影響下,經(jīng)過一定的時間,系統(tǒng)達到一個穩(wěn)定的,宏觀性質(zhì)不隨時間變化的狀態(tài)稱為平衡態(tài).（理想狀態(tài)）二

熱力學(xué)過程準靜態(tài)過程

熱力學(xué)過程系統(tǒng)從一個平衡態(tài)向另一個平衡態(tài)過渡的過程系統(tǒng)的熱力學(xué)過程進行得無限緩慢，以致于每一個中間狀態(tài)都可視為平衡態(tài)p

2.熱力學(xué)過程一個點：表示一個平衡態(tài)12p~V圖上注意一條曲線：表示一個準靜態(tài)過程答案Ｃ1.如圖所示，當(dāng)氣缸中的活塞迅速向外移動從而使氣體膨脹時，氣體所經(jīng)歷的過程A.是平衡過程，它能用p─V圖上的一條曲線表示．B.不是平衡過程，但它能用p─V圖上的一條曲線表示．C.不是平衡過程，它不能用p─V圖上的一條曲線表示．D.是平衡過程，但它不能用p─V圖上的一條曲線表示．隨堂小議準靜態(tài)過程功的計算

要使熱力學(xué)系統(tǒng)狀態(tài)改變，可以通過外界對系統(tǒng)作功，或向系統(tǒng)傳遞熱量.

三改變系統(tǒng)內(nèi)能的兩個途徑熱功當(dāng)量1.功（過程量）準靜態(tài)過程功的計算注意：作功與過程有關(guān).系統(tǒng)對外界作正功系統(tǒng)對外界作負功2.熱量（過程量）系統(tǒng)和外界之間存在溫差而發(fā)生的能量傳遞.1）過程量：與過程有關(guān)；2）等效性：改變系統(tǒng)熱運動狀態(tài)作用相同；

宏觀運動分子熱運動功分子熱運動分子熱運動熱量3）功與熱量的物理本質(zhì)不同.1卡

=4.18J，1J=0.24

卡功與熱量的異同3.內(nèi)能通過外界對系統(tǒng)作功，使系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生變化通過向系統(tǒng)傳遞熱量，使系統(tǒng)狀態(tài)發(fā)生變化

引入一個系統(tǒng)狀態(tài)函數(shù)Ｅ，E稱為系統(tǒng)的內(nèi)能．可以通過作功（用Ａ表示）或傳遞熱量（用Ｑ表示），使系統(tǒng)從一狀態(tài)過渡到另一狀態(tài)，W＋Ｑ只與系統(tǒng)始、末狀態(tài)有關(guān)，而與具體過程無關(guān)。

內(nèi)能是狀態(tài)量：實際氣體：理想氣體：內(nèi)能是溫度的單值函數(shù)：

內(nèi)能指與微觀熱運動有關(guān)的能量，不包括系統(tǒng)整體的機械能。四熱力學(xué)第一定律

系統(tǒng)所吸收的熱量，一部分使系統(tǒng)的內(nèi)能增加，另一部分用于系統(tǒng)對外做功．無限小過程

Sp1E1QWSp2E2數(shù)學(xué)表達式

Q，W，DE的正負號的意義

DE：增大為正，減小為負

W：系統(tǒng)對外做功為正，外界對系統(tǒng)做為負

Q：吸熱為正，放熱為負

?

另一種描述：第一類永動機是不存在的

如研究的系統(tǒng)為氣體，熱力學(xué)第一定律的數(shù)學(xué)表達式為

等值過程:§10.2熱力學(xué)第一定律的應(yīng)用一熱力學(xué)第一定律對于理想氣體等值過程的應(yīng)用系統(tǒng)狀態(tài)變化過程中,有一個狀態(tài)不變.

等值過程有:等容過程、等壓過程、等溫過程.波義耳定律：等溫過程蓋·呂薩克定律：等壓過程查理定律:等體過程p1V1=p2V2

（1）（理想氣體方程）（2）(熱力學(xué)第一定律)波義耳定律：等溫過程蓋·呂薩克定律：等壓過程查理定律:等體過程p1V1=p2V2

1.等容過程熱力學(xué)第一定律特性常量過程方程系統(tǒng)對外做功為0系統(tǒng)從外界吸收的熱量全部轉(zhuǎn)化為內(nèi)能的增加單位

定體摩爾熱容:

理想氣體在等體過程中吸收的熱量，使溫度升高,其定體摩爾熱容為

定體摩爾熱容另一表述:

理想氣體在等體過程中,溫度每升高(或降低)10C,吸收的熱量.i

氣體分子的自由度

等體升壓

12

ν摩爾理想氣體在等體過程中,溫度從T1升高到T2(或降低),吸收的熱量為

等體降壓

122．等壓過程12熱一律特性常量對外作功W過程方程內(nèi)能增加不管什么過程，多可用吸收熱量

定壓摩爾熱容:

理想氣體在等壓過程中吸收的熱量，溫度升高，其定壓摩爾熱容為

定壓摩爾熱容另一表述:

理想氣體在等壓過程中,溫度每升高(或降低)10C,吸收的熱量.

△T=11mol

定壓摩爾熱容和定體摩爾熱容的關(guān)系

比熱容比

等壓過程吸收熱量內(nèi)能增加對外作功12A等壓膨脹12A等壓壓縮

W

W答案D1.用公式(式中為定體摩爾熱容量，視為常量，

為氣體摩爾數(shù))計算理想氣體內(nèi)能增量時，此式

(A)只適用于準靜態(tài)的等體過程．

(B)只適用于一切等體過程．

(C)只適用于一切準靜態(tài)過程．

(D)適用于一切始末態(tài)為平衡態(tài)的過程．隨堂小議3．等溫過程熱力學(xué)第一定律恒溫?zé)嵩碩12特征常量過程方程常量12等溫膨脹W12W等溫壓縮

W

W4．絕熱過程、多方過程12與外界無熱量交換的過程特征絕熱的汽缸壁和活塞熱一律一絕熱過程

系統(tǒng)對外界作功，通過系統(tǒng)的內(nèi)能的減少來完成1.絕熱過程方程12絕熱

方程常量常量常量

比熱容比

12A絕熱膨脹12A絕熱壓縮

A

A2.絕熱線和等溫線絕熱過程曲線上任意一點的斜率常量AC常量等溫過程曲線上任意一點的斜率

絕熱線的斜率大于等溫線的斜率，絕熱線比等溫線陡常量ABC常量3.絕熱過程的

E、W和Q絕熱自由過程的

E、A和Q注意p

真空

例1

設(shè)有5mol

的氫氣，最初的壓強為溫度為，求在下列過程中，把氫氣壓縮為原體積的1/10

需作的功:1）等溫過程，2）絕熱過程.3）經(jīng)這兩過程后，氣體的壓強各為多少？解

1）等溫過程2）氫氣為雙原子氣體由表查得，有12常量3）對等溫過程對絕熱過程,有12常量答案A1.如圖所示，一定量理想氣體從體積V1，膨脹到體積V2分別經(jīng)歷的過程是：A→B等壓過程，A→C等溫過程；A→D絕熱過程，其中吸熱量最多的過程

(A)是A→B.(B)是A→C.(C)是A→D.(D)既是A→B也是A→C,

兩過程吸熱一樣多。隨堂小議2.理想氣體向真空作絕熱膨脹．

(A)膨脹后，溫度不變，壓強減?。?/p>

(B)膨脹后，溫度降低，壓強減小．

(C)膨脹后，溫度升高，壓強減?。?/p>

(D)膨脹后，溫度不變，壓強不變．答案A答案B3.一定量的理想氣體，從p－V圖上初態(tài)a經(jīng)歷(1)或(2)過程到達末態(tài)b，已知a、b兩態(tài)處于同一條絕熱線上(圖中虛線是絕熱線)，則氣體在

(A)(1)過程中吸熱，

(2)過程中放熱．

(B)(1)過程中放熱，

(2)過程中吸熱．

(C)兩種過程中都吸熱．