第18章 热力学第一定律

《第18章 热力学第一定律》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、《大学物理学》下册第18章热力学第一定律§18.1热力学第一定律第十八章§18.2热容热力学第一定律§18.3热力学第一定律的应用§18.4循环过程卡诺循环12§18.1热力学第一定律过程中的每一状态都是平衡态一、热力学第零定律(热平衡定律)不受外界影响时系统的宏观性质不随时间改变等温过程实验表明：若A与C热平衡，B与C热平衡，热力学过程状态图则A与B热平衡。P等容过程意义：互为热平衡的物体必然存在一个过程可以用系统等压过程相同的特征---它们的温度相同。的状态图如P-V图（或P-T图，V-T图第零定律不仅给出了温度的概念，而且循

2、环过程）中一条曲线表示指出了判别温度是否相同的方法。，反之亦如此。Vo二、热力学过程系统状态的变化就是过程34三、功、热量、内能2.热量dQQ热量是过程量1.功dAA系统和外界温度不同，就会传热，或称做功可以改变系统的状态功是过程量能量交换，热量传递可以改变系统的状态。P准静态过程气体对外界做功：微小热量：dQ>0表示系统从外界吸热；dA=Fdl=PSdl=PdV<0表示系统向外界放热。dl2dA=PdVPQ=∫dQ11V22积分与过程有关A=∫∫dA=VPdVAV1561四、热力学第一定律3.内能dEE某一过程，系统从外界吸热Q

3、，对外界做系统的内能是状态量如P、V、T等量功A，系统内能从初始态E1变为E2，则由能量守恒：iQ=E−E+A理想气体E=νRT212对无限小过程dQ=dE+dA只与初、末态有关，与过程无关。讨论内能的变化1、热一律适用于任何系统的任何过程。2ΔE=dE=E−E12∫2112、系统内能变化量只与系统始末状态7有关，与过程无关。§18.2热容等压摩尔热容量1、热容量系统的热容量:系统温度升高1K所吸收的热量1⎛dQ⎞CP,m=⎜⎟dQν⎝dT⎠PC=（单位：J/K）dT系统的摩尔热容量：等容摩尔热容量1摩尔系统的热容量称作摩尔热容量

4、1⎛dQ⎞Cv,m=⎜⎟1ν⎝dT⎠vCm=C（单位：J/mol·K）νC、Cm的数值均与系统及系统经历的过程有关910§18.3热力学第一定律的应用2、理想气体准静态等压过程P=恒量1、理想气体准静态等容过程V=恒量dQ=dE+PdVdQ=dE+PdV=dE1⎛dQ⎞1⎛dE⎞P⎛dV⎞CP,m=⎜⎟=⎜⎟+⎜⎟iiν⎝dT⎠Pν⎝dT⎠Pν⎝dT⎠PE=v⋅RTdE=v⋅RdT22P⎛dV⎞1⎛dQ⎞1dE由PV=νRT⎜⎟=RCv,m=⎜⎟=⋅v⎝dT⎠Pν⎝dT⎠vνdT1⎛dQ⎞1dECv,m=⎜⎟=⋅iν⎝dT⎠vνd

5、TCv,m=RdQ=dE=νCv,mdT2Cp,m=Cv,m+R迈耶公式112Cp,m3、理想气体准静态等温过程T=恒量定义系统的热容比γ=Cv,mdQ=dE+PdVPi1⎛dE⎞iE=ν⋅RTCv,m=⎜⎟=R2ν⎝dT⎠2dE=0ii+20VCP,m=Cv,m+R=R+R=RdQ=PdV22i+2V2Vγ=Q=A=∫PdV=νRTln2iV1V1等压过程：dE=νCdTdQ=νCP,mdTv,m1314例题1一汽缸内储有10mol单原子分子理想气体，例题2一定量的理想气体经历acb过程时吸热200J,在压缩过程中外界作功209

6、J,气体升温1K，此过程中求经历acbda过程时，吸热为多少。气体内能增量是多少？外界传给气体的热量是多少？P()P解：Q=200Jaacba5d解：单原子分子i=34×10气体经历acbda过程3ν=10A=−209JΔT=1KcΔE=02i由热一律得1b气体内能的增量ΔE=νCv,mΔT=ν⋅R⋅ΔT2Q=A=Aacb+Abd+Adao1234×10−3V(m3)3=10××8.31×1=124.7J等容过程bdA=02bd外界传给气体的热量等压过程daQ=ΔE+A=124.7−209=−84.3J()5−3−315Ada=P

7、aVa−Vd=4×10(1×10−4×10)=−120016JA=?P(Pa)4、理想气体的绝热过程Q=0或dQ=0acb5ad4×10Qacb=200J3dQ=dE+PdV2cΔE=νC()T−T0=νCv,mdT+PdVacbv,mba1bio1234×10−3V(m3)由PV=νRT=νR()T−Tba2iQ=A求微分PdV+VdP=νRdT=()PV−PVbbaa2=Aacb+Abd+AdadPdVi()5−3−35消去dT+γ=0=1×10×4×10−1×10×4×10=0PV2=200+0−1200Aacb=Qacb=

8、200J得PVγ=C=−1000J17183PVγ=const.5、理想气体的自由膨胀过程绝热过程方程γ−1隔板TV=const.⋅⋅⋅⋅⋅γ−1−γ⋅⋅PT=const.⋅⋅⋅⋅⋅⋅真空⋅说明：⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅⋅（1）理想气体准静态绝热过程既满足