6热力学第一定律 及其应用.ppt

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1、1.热力学第一定律2.三个等值过程（火力发电厂外貌）1一、热力学第一定律能量守恒：在一般情况下，改变系统的内能只有通过作功或与外界交换热量才能实现系统热力学过程：热力学过程是指热力学系统从一个状态变化到另一个状态过程进行的任一时刻,系统的状态并非平衡态,可用下图示意。1.热力学过程、准静态过程始平衡态一系列非平衡态末平衡态实际的热力学过程是非平衡过程平衡过程是无限缓慢地进行的，是理想化的抽象2准静态过程：在热力学中，为了能利用平衡态的性质，引入准静态过程的概念。准静态过程是指系统的每一状态都无限接近于平衡态的过程。准静态过程是由一系列平衡态组成的过程←快非平衡态非准静态过程←缓慢接近平衡态准

2、静态过程只有过程进行得无限缓慢，每个中间态才可看作是平衡态3设一热力学系统，初始时内能为E1，如果系统吸热，使系统内能增加到E2，系统对外作功A。由能量守恒与转换定律，有：即物理意义热力学第一定律微小过程：符号表示“元”因为Q、A不是状态函数，不能写成微分。平衡过程可在PV图上表示出来PV图上一个点，表示一个平衡状态。PV图上一条线，表示一个平衡过程。PV非平衡态，非平衡过程不能在PV图表示准静态体积功2.热力学第一定律4此过程所作的功反映在P-V图上，就是曲线下的面积。1V2V12系统对外界作功，A为正。外界对系统作功，A为负。“功”是系统内能变化的量度，功不仅与初、末态有关，还与过程有关

3、是过程量。因而经过不同过程到达同一末态所做的功不同热量：在单纯的传热过程中，系统内能的增量，等于它从外界吸收的热量。Q=E2-E1系统吸热，Q为正。PV系统放热，Q为负。符号法则：dV符号法则：注意：内能改变量△E是否过程量？5①.注意内能增量、功、热量的正负规定②.热力学第一定律实际上是能量守恒定律在热力学中的体现。热力学第一定律是从实验中总结出来的明确几点：第一类永动机：即不从外界吸收能量，而不断对外作功的机械。第一类永动机违反能量守恒定律。热力学第一定律对准静态过程和非准静态过程均适用。但为便于实际计算，要求初终态为平衡态。作功和传热对改变系统的内能效果是一样的61.内能增量系统温度升

4、高系统温度降低2.功体积膨胀系统对外界做正功。体积收缩系统对外界做负功。规定内能增量、功、热量的正负3.热量系统吸热：系统放热：7系统的体积不变1.过程特点3.过程曲线2.过程方程等容过程体积不变，P~V图曲线下的面积为0，气体作功为0。4.内能增量5.功6.热量1.等容过程二、等值过程等容.swf8多原子分子气体内能增量又可写成：此公式不仅适用于等容过程，对任何过程都适用。单原子分子气体双原子分子气体等容摩尔热容CV：7.热力学第一定律的应用等容过程系统吸热全部转变成内能（或降低）1度所吸收（或放出）的热量1摩尔气体在等容过程中，温度升高9计算等容过程功：热量：内能改变：此公式不仅适用于等

5、容过程，对任何过程都适用。例题讲解10系统的压强不变1.过程特点3.过程曲线2.过程方程4.内能增量5.功6.热量压强不变7.热力学第一定律的应用2.等压过程等压.swf系统吸收的热量，一部分对外作功，一部分增加自身的内能。11多原子分子气体CP>CV的物理意义:1mol理想气体温度升高1ºC，对于等容过程,体积不变吸热只增加系统内能；而对于等压过程除了增加系统内能外，还要对外作功，所吸收的热量要多单原子分子气体双原子分子气体等压摩尔热容CP：迈耶公式1摩尔气体在等容过程中，温度升高（或降低）1度所吸收（或放出）的热量及改变的功12计算等压过程功：热量：内能增量：注意：只有等压过程才有：若是

6、一般的可逆过程，应有：例题讲解13系统的温度不变1.过程特点3.过程曲线2.过程方程4.内能增量5.功由理想气体状态方程等温过程的功（1）3.等温过程等温.swf14由过程方程则等温过程的功原因：对于等温过程温度不变，Q=A，而功是过程量，与过程有关，因而CT也与过程有关，没有意义。（2）6.热量7.热力学第一定律的应用无法使用计算等温过程的热量。等温过程则意义：等温过程系统吸热全部用来对外作功。例题讲解15系统与外界绝热。无热量交换。绝热材料系统对外作功全部靠内能提供。绝热过程摩尔热容为0。1.过程特点3.热力学第一定律的应用2.内能增量绝热过程4.绝热过程在绝热过程中，P、V、T三个参量

7、同时改变。动画164.功定义摩尔热容比由热力学第一定律的微小过程应用公式准静态绝热过程5.过程方程有：（1）两边乘R有由理想气体状态方程（2）全微分（3）（3）-（1）式17两边同除以PV积分（4）由（2）式与（4）消P：（5）由（2）式与（4）消V：（6）绝热方程：（2）18将绝热线与等温线比较。①.等温线斜率全微分6.过程曲线斜率原因：当气体由图中两线交点所代表的状态继续膨胀相同的体积时，等温过程其压强的