a3热一律1.ppt

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1、第3章热力学第一定律气体动理论——微观理论（统计的观点）热力学（包括热力学第一定律、第二定律）——宏观理论（能量的观点）大量作热运动的分子的总体叫热力学系统（简称“系统”）。系统由一个状态变化到另一状态,叫热力学过程（简称“过程”）。前言过程的分类：1、按与外界的关系分类：自发过程（无外界帮助）非自发过程（需外界帮助）2、按过程的特征分类：（1）等容过程(dV=0)（2）等压过程(dp=0)（3）等温过程(dT=0)（4）绝热过程(đQ=0)（5）循环过程（末态=初态）3、按过程的性质分类：（1）准静态过程（平衡过程）（2）非准静态过程（非平衡过程）……始平衡态一系列非平衡态

2、末平衡态为了能利用平衡态的性质，引入准静态过程。准静态过程：每一状态都无限接近于平衡态的过程。或，可视作由一系列平衡态衔接的过程。准静态过程是一种理想化的近似。非准静态过程：只要有一个状态不能视为平衡态的过程。§3-1准静态过程一、准静态过程(quasi-staticprocess)←快非平衡态←缓慢接近平衡态非准静态过程准静态过程统一于“无限缓慢”矛盾平衡即不变过程即变化只有过程进行得无限缓慢，每个中间态才可看作平衡态。如何判断“无限缓慢”？引入弛豫时间(relaxationtime)：平衡破坏恢复平衡t过程>>：过程就可视为准静态的。(p1,V1,T1)(p,V,

3、T)平衡过程可用状态图上的一条曲线来表示VOp平衡态可用状态图上的一个点来表示(p2,V2,T2)二、态函数任何一个物理量，只要它是描述状态的，是状态参量的单值函数，就称它是态函数。p、V、T已知两个即可求出第三个，它们本身也是态函数。E是态函数以理气为例(对非理气也是)§3-2功(work)通过作功可以改变系统的内能。分子无规则运动的能量分子有规则运动的能量碰撞微观实质：功的计算(准静态过程！体积功！)：气体膨胀，活塞缓慢外移dl，对外作功为：đA=FdlđA=pdV焦耳实验绝热壁=pSdl=pdVdV>0→đA>0dV<0→đA<0(气体作负功,或,外界对气体作功)V

4、1VV+dVV2VOpđA=pdVⅠⅡV1→V2，系统作的功为（在数值上等于p-V图过程曲线下的面积）从初态Ⅰ→末态Ⅱ，不同曲线下的面积各异，∴功是过程量，不是态函数。đA(对非理气也适用)§3-3热量热力学第一定律一、热量(heat)传热与作功等效，都可改变系统的内能。分子无规则运动的能量传热的微观实质：从高温物体向低温物体传递碰撞作机械功是通过物体作宏观位移来完成的，传热是通过分子间相互作用来完成的。一般，系统内能的改变可由作功和传热共同来实现，由能量守恒定律，有：E=Q+A′Q——系统从外界吸热A′——外界对系统作功作功可改变系统的内能传热可改变系统的内能二、热力学第

5、一定律(firstlawofthermodynamics)E=Q+A′Q=△E-A′=△E+AA——系统对外界作功(=-A′)Q=A+△E（热一律）（系统从外界吸热，一部分用来对外作功，一部分用于内能的增加）符号规定：Q>0系统吸热;A>0系统对外界作正功;E>0系统内能增加。对微小变化过程：đQ=đA+dEQ——过程量，不是态函数。(1)实质是能量守恒；(3)适用于任何系统的任何过程。(△E=0,Q=0A>0)“既要马儿跑，又要马儿不吃草”§3-4热容(heatcapacity)中学：比热（容）c单位：cal·kg-1·K-1或J·kg-1·K-1Q=Mc(T2-T

6、1)=Mc△T1cal=4.2J(2)第一类永动机是造不出来的。说明：C=Mc——热容mol热容:Cm=Mmolc（mol热容定义）mol热容表示1mol物质温度升高1K所吸收的热量。单位：J·mol-1·K-1Cm与过程有关。一、理气的定容mol热容对等容过程：=01、CV,m与T无关，仅与i有关。单原子分子理气：双原子分子理气：多原子分子理气：2、（适用于理气的任何过程）二、理气的定压mol热容对准静态等压过程：=p△V——Mayer公式三、比热比(specificheatratio)>1例1.（习题集p105二.6.）已知Ar的定容比热容cV=0.314kJ·kg-1·

7、K-1，则Ar原子的质量m=＿＿＿＿（k=1.38×10-23J·K-1）解：定容mol热容CV,m=MmolcV=NAmcV=6.59×10-23kg作业：3.3(p140)，习题集：三、4练习：习题集“热学”一、17三、5二、6、7、14、15、17、19作业讲解解：pOVabcd负号表示系统向外界放热。