《热力学第一定律_能量守恒定律 》课件3.ppt

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1、热力学第一定律能量守恒定律教学目标（1）知道热力学第一定律，理解能量守恒定律（2）对热力学第一定律的数学表达式有简单认识（3）知道永动机是不可能的热力学第一定律firstlawofthermodynamicscycleCarnotcycle循环过程卡诺循环热力学第一定律对理想气体的应用applicationoffirstlawofthermodynamicstoidealgas热力学是研究物质世界中有关热现象的宏观理论，它不涉及物质的微观结构，而是将一物质系统中大量粒子看作一个整体，研究系统所表现的各种宏观性质和规律。热力学第一定律是热

2、力学的基本定律，是一个包括热现象在内的能量守恒与转化的定律。热力学第一定律首先涉及到内能功热量的基本概念热力学第一定律热力学第一定律内能内能功热量内能功热量一、内能广义上的内能，是指某物体系统由其内部状态所决定的能量。某给定理想气体系统的内能，是组成该气体系统的全部分子的动能之和，其值为，由状态参量E2iRTMm决定，内能，是状态参量的单值函数。ET()ETT真实气体的内能除了其全体分子的动能外还包括分子之间的引力势能。实验证明人，真实气体的内能，是状态参量和（或）的函数，即或。TVpET()EV,pET()E,总之，某给定气体系统的内能

3、。只由该系统的状态所决定，在热力学中内能是一个重要的状态量。功二、功AdFld气体压强p活塞面积Sld气体系统体积变化过程所做的功（体积功）元功pVdpSld气体膨胀系统对外做正功Vd0Ad0气体被压缩系统对外做负功Vd0Ad0dAcAbVbaVa与过程有关AOpV体积从变到系统所做的功VaVbApVdVaVbdA沿acb过程的功沿adb过程的功系统通过体积变化实现作功。热力学中的功是与系统始末状态和过程都有关的一种过程量。热量三、热量热量是系统与外界仅由于温度不同而传递的能量。系统外界质量M比热c吸收热量dQ温度升高dTdQdcMT若改

4、用摩尔热容C即1mol的物质温度升高1K时所吸收的热量则dQdTCMm的过程中所吸收的热量系统由温度T1变到温度T2QT12TMmTdCQd0Q0Q系统吸收的热量为正若计算结果则表示系统放热。热量必须与过程相联系，只有发生过程才有吸收或放出热量可言。系统从某一状态变到另一状态，若其过程不同，则吸或放的热量也会不同。故热量也是过程量实质性质实质内能热量功状态量过程量过程量是构成系统的全部分子的平均能量之和。是系统的宏观有序机械运动与系统内大量分子无规热运动的相互转化过程。是外界物质分子无规热运动与系统内物质分子无规热运动的相互转化过程。内能

5、功热量的国际标准单位都是焦耳（J）热力学第一定律Q12EEA在任何一个热力学过程中，系统所吸收的热量等于系统内能的增量与系统对外作功之和。AQ12EE热力学第一定律是包括热现象在内的能量守恒与转化定律的一种表达形式。该定律的另一种通俗表述是：第一类永动机是不可能造成的。第一类永动机是指能不断对外作功而又不需消耗任何形式的能量、或消耗较少的能量却能得到更多的机械功的机器。热力学第一定律热力学第一定律微过程表达式热力学第一定律热力学第一定律Q12EEA在任何一个热力学过程中，系统所吸收的热量等于系统内能的增量与系统对外作功之和。AQ12EE热

6、力学第一定律是包括热现象在内的能量守恒与转化定律的一种表达形式。该定律的另一种通俗表述是：第一类永动机是不可能造成的。第一类永动机是指能不断对外作功而又不需消耗任何形式的能量、或消耗较少的能量却能得到更多的机械功的机器。对于一个无限小的过程，热力学第一定律可写成QdAdpdVdEdE式中各量均为代数量，有正有负系统吸收热量，Qd(或Q(为正，放出热量则为负E系统内能增加，d(或(为正，内能减少则为负12EE系统对外作功，d(或(为正，外界对系统作功则为负AA式中各量的单位制必须统一。凡例pOV解法提要：QA12EEI过程II过程VaabV

7、b求的过程中，系统内能的变化及对外作的功。从b态回到a态例系统从平衡态a平衡态b,吸收热量500J，对外作功400J；然后从b态回到a态，向外放出热量300J。IIIII过程IEEaQAIIb500400100(J)300200过程IIEaEb()EEab100(J)QAIIII()EEab(100)(J)0外界向系统作功等体过程等体过程（又称等容过程）（又称等容过程）理想气体的物态方程VpMmRT系统保持体积不变过程方程VT常量p1pOVaVbaappbQA12EE热力学第一定律dQdEdA0理想气体的内能E2iRTMmdETd2iRM

8、mVdQdETd2iRMmTabTV等等V过程系统吸收的热量为QVVdQ2iRMmbTTa((bEEaC2iRV其中称为定体摩尔热容TVdQdETd2iRMmQVrEMmCVr本式也是计算dE