2019年普通物理PPT课件5.1 热力学第一定律及其应用.ppt

《2019年普通物理PPT课件5.1 热力学第一定律及其应用.ppt》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、5.1热力学第一定律及其应用5.1.1热量功和热力学能5.1.3准静态过程5.1.2热力学第一定律5.1.4理想气体的等体过程、等压过程和等温过程5.1.5气体的摩尔热容5.1.1热量功和热力学能1.热量系统与外界之间由于温度差异而传递的能量叫做热量．热力学能是表征热力学系统状态的物理量．2.热力学能系统热力学能的增量只与系统的起始和终了状态有关，与系统所经历的过程无关，是温度的单值函数．A.做功5.1.2热力学第一定律1.数学表达式B.热传递意义在状态变化的过程中，系统所吸收的热量一部分使系统的热力学能增加，另一部分用于对外做功．实质：包括热现象在内的能量守恒与转换定律热力学第一定律数学表

2、达式数学表达式中各量值的意义：Q为正，系统吸热；Q为负，系统向外界放热W为正，系统对外作功；W为负，外界对系统作功E2-E1为正，内能增加；E2-E1为负，内能减少2.对于系统状态的微小变化过程，热力学第一定律可表示为．如果所研究的系统是气体，则热力学第一定律的数学表达式为:第一类永动机是做不成的.1.定义准静态过程是指在过程中任意时刻，系统都以一种无限缓慢的、接近于平衡状态的过程进行．5.1.3准静态过程对于理想气体，准静态过程可以用p-V图上的一条曲线来表示，而非静态过程则不能．准静态过程V1pVoⅠⅡpdVV2２.气体系统作功的表达式以气缸为例分析设:气体压强为p，活塞的截面积为SV1

3、V2pVoⅠⅡpdV气体对外所作的总功等于曲线与横坐标之间的曲边梯形的面积．注意功是过程量，其数值大小与过程有关，只给定初态和末态并不能确定功的数值．或计算步骤:5.1.4理想气体的等体过程、等压过程和等温过程热力学第一定律可以应用于气体、液体和固体系统，研究它们的变化过程．1.等体过程气体体积保持不变的过程叫做等体过程．0PVP1V等体线P2在等体过程中，系统从外界吸收的热量全部用于增加系统的热力学能；2.等压过程气体压强保持不变的过程叫等压过程．0pVpV12等压线V在等体过程中，系统从外界吸收的热量全部用于增加系统的热力学能；在等压过程中，第一定律的表示式为系统对外所做的功为气体在等压

4、过程中所吸收的热量一部分转换为热力学能的增量,一部分转换为对外所做的功．即3.等温过程温度保持不变的过程叫做等温过程．（热力学能只取决于温度）0pVp1p2V2V1pdV等温过程中气体吸收（或放出）的热量是：在等温膨胀过程中，理想气体所吸收的热量全部转换为对外所做的功．定义1摩尔的某种物质温度升高(或降低)1K所吸收（或放出）的热量．同一气体在不同的过程中有不同的热容．1.等体摩尔热容等体摩尔热容5.1.5气体的摩尔热容设：1摩尔气体在等体过程中吸取热量温度升高任意质量的理想气体的热力学能增量为：2.等压摩尔热容等压摩尔热容设：1摩尔气体在等压过程中吸取热量温度升高对于1mol理想气体在等压

5、过程中所以理想气体的等压摩尔热容较等体摩尔热容大一恒量R．3.比热容比5.1.6理想气体的绝热过程系统与外界无热量交换的过程叫绝热过程．在绝热过程中定义热力学第一定律为0pVp2V2V1p1等温线绝热线气体从状态经绝热过程变化到状态时上式表明，在绝热过程中，系统对外作功完全依靠自身热力学能的减少．0pVp2V2V1p1等温线绝热线由（2）得——理想气体的绝热方程例1.如图所示，系统从状态a沿acb变化到状态b，有334J的热量传递给系统，而系统对外作的功为126J．（1）若沿曲线adb时,系统作功42J，问有多少热量传递给系统？（2）当系统从状态b沿曲线bea返回到状态a时，外界对系统作功8

6、4J，问系统是吸热还是放热？传递了多少热量？（3）若Ed-Ea=167J，求系统沿ad及db变化时，各吸收了多少热量？解:（1）若沿曲线adb时，系统作功42J，问有多少热量传递给系统？（2）当系统从状态b沿曲线bea返回到状态a时，外界对系统作功84J，问系统是吸热还是放热？传递了多少热量？负号表示放热（3）若Ed-Ea=167J，求系统沿ad及db变化时，各吸收了多少热量？例2.设有5mol的氢气，最初状态的压强为1.013105Pa、温度为20ºC，求在下列过程中，把氢气压缩为原来体积的1/10需要作的功：（1）等温过程；（2）绝热过程；（3）经这两过程后，气体的压强各为多少？解：绝

7、热过程等温过程（1）等温过程中如图所示绝热过程等温过程（2）气体为双原子气体，即=1.41，所以，在绝热过程（1—2）中所作的功为：（3）对于等温过程：对于绝热过程：例3.氮气液化、把氮气放在一个有活塞的由绝热壁包围的汽缸中．开始时，氮气的压强为50个标准大气压、温度为300K；经急速膨胀后，其压强降至1个标准大气压，从而使氮气液化，试问此时氮的温度为多少？解:把氮气视为理想气体，其液化过程可当作绝热过程．