8-1 8-2功 热量内能热力学第一定律.ppt

第八章第八章 热力学基础热力学基础物理学教程物理学教程（第二版）（第二版） 8–18–1、、8 8–2 2 功功 热量热量 内能及热力学第一定律内能及热力学第一定律一、基本概念一、基本概念1.系统：研究的对象系统：研究的对象由大量分子或原子组成的宏观由大量分子或原子组成的宏观系统气体、液体、固体都可以是热力学研究的对象气体、液体、固体都可以是热力学研究的对象 2.外界：与系统相互作用的环境外界：与系统相互作用的环境系统与外界可以有相系统与外界可以有相互作用互作用 例：例：热传递、质量交换等热传递、质量交换等 3. 系统的分类：系统的分类：1）孤立系统：）孤立系统：系统与外界之间，既无物质交换，又无系统与外界之间，既无物质交换，又无能量交换能量交换2）封闭系统：）封闭系统：系统与外界之间，没有物质交换，只有系统与外界之间，没有物质交换，只有能量交换能量交换3）开放系统：）开放系统：系统与外界之间，既有物质交换，又有系统与外界之间，既有物质交换，又有能量交换能量交换第八章第八章 热力学基础热力学基础物理学教程物理学教程（第二版）（第二版） 8–18–1、、8 8–2 2 功功 热量热量 内能及热力学第一定律内能及热力学第一定律4.4.准静态过程准静态过程系统从某状态开始经历一系列的中间系统从某状态开始经历一系列的中间状态到达另一状态的过程。

状态到达另一状态的过程热力学过程：热力学过程：1221准静态过程准静态过程系统从一平衡态到另一平衡态，如果过程中所系统从一平衡态到另一平衡态，如果过程中所有有中间态中间态都可以都可以近似近似地看作平衡态的过程地看作平衡态的过程第八章第八章 热力学基础热力学基础物理学教程物理学教程（第二版）（第二版） 8–18–1、、8 8–2 2 功功 热量热量 内能及热力学第一定律内能及热力学第一定律S说明说明 (1) 准静态过程是一个理想过程准静态过程是一个理想过程；； (3) 准静态过程在状态图上准静态过程在状态图上可用一条曲线表示可用一条曲线表示, 如图如图. .(2) 除一些进行得极快的过程（如爆炸过程）外，除一些进行得极快的过程（如爆炸过程）外，大多数情大多数情况下都可以把实际过程看成是准静态过程；况下都可以把实际过程看成是准静态过程；OVp举例举例1：：外界对系统做功外界对系统做功u无限缓无限缓慢压缩慢压缩过程过程实现准静态过程的方法：要求过程进行得无限缓慢，实现准静态过程的方法：要求过程进行得无限缓慢，以致于过程进行的每一个中间状态都是无限接近于平以致于过程进行的每一个中间状态都是无限接近于平衡态。

衡态第八章第八章 热力学基础热力学基础物理学教程物理学教程（第二版）（第二版） 8–18–1、、8 8–2 2 功功 热量热量 内能及热力学第一定律内能及热力学第一定律气体气体活塞活塞砂子砂子12第八章第八章 热力学基础热力学基础物理学教程物理学教程（第二版）（第二版） 8–18–1、、8 8–2 2 功功 热量热量 内能及热力学第一定律内能及热力学第一定律二二 功功（过程量）（过程量） 功是能量传递和转换的量度，它引起系统热运动功是能量传递和转换的量度，它引起系统热运动 状态的变化状态的变化 .Ø 准静态过程功的计算准静态过程功的计算注意：注意：作功与过程有关作功与过程有关 .宏观运动能量宏观运动能量热运动能量热运动能量第八章第八章 热力学基础热力学基础物理学教程物理学教程（第二版）（第二版） 8–18–1、、8 8–2 2 功功 热量热量 内能及热力学第一定律内能及热力学第一定律OVp12（（1 1）准静态过程中功的计算）准静态过程中功的计算(功是一个过程量功是一个过程量)（（2 2））. .功的几何意义功的几何意义（（3 3））. .公式讨论公式讨论 三三.热量热量：通过传热方式而传递能量的量度。

通过传热方式而传递能量的量度系统和外界之间存在温差而发生的能量传递系统和外界之间存在温差而发生的能量传递 为：为：热容量热容量Mc摩尔热容量摩尔热容量C=µc(1).定体摩尔热容定体摩尔热容 定体摩尔热容定体摩尔热容: 理想气体在等体过程中吸理想气体在等体过程中吸收的热量收的热量 ，使温度升高，使温度升高 , 其定体摩尔热容为其定体摩尔热容为单位单位第八章第八章 热力学基础热力学基础物理学教程物理学教程（第二版）（第二版） 8–18–1、、8 8–2 2 功功 热量热量 内能及热力学第一定律内能及热力学第一定律 (2). 定压摩尔热容定压摩尔热容: 理想气体在等压过程中吸理想气体在等压过程中吸收的热量收的热量 ，温度升高，温度升高 ，其定压摩尔热容为，其定压摩尔热容为功与热量的异同功与热量的异同1）过程量：与过程有关；）过程量：与过程有关；2）等效性：改变系统热运动状态作用相同；）等效性：改变系统热运动状态作用相同； 1卡卡 = 4.18 J ， 1 J = 0.24 卡卡3）功与热量的物理本质（能量转换）不同）功与热量的物理本质（能量转换）不同 .宏观运动能量宏观运动能量分子热运动能量分子热运动能量功功分子热运动能量分子热运动能量分子热运动能量分子热运动能量热量热量第八章第八章 热力学基础热力学基础物理学教程物理学教程（第二版）（第二版） 8–18–1、、8 8–2 2 功功 热量热量 内能及热力学第一定律内能及热力学第一定律 实验证明系统从实验证明系统从 A 状态变化到状态变化到 B 状态，可以采状态，可以采用做功和传热的方法，不管经过什么过程，只要始用做功和传热的方法，不管经过什么过程，只要始末状态确定，做功和传热之和保持不变末状态确定，做功和传热之和保持不变 .四、四、 内内 能能 （状态量）（状态量）2AB1**2AB1**第八章第八章 热力学基础热力学基础物理学教程物理学教程（第二版）（第二版） 8–18–1、、8 8–2 2 功功 热量热量 内能及热力学第一定律内能及热力学第一定律 系统内能的增量只与系统起始和终了状态有系统内能的增量只与系统起始和终了状态有关，与系统所经历的过程无关关，与系统所经历的过程无关 . 理想气体内能理想气体内能 : 表征系统状态的单值函数表征系统状态的单值函数 ,理想气体的内能仅是温度的函数理想气体的内能仅是温度的函数 .2AB1**2AB1**第八章第八章 热力学基础热力学基础物理学教程物理学教程（第二版）（第二版） 8–18–1、、8 8–2 2 功功 热量热量 内能及热力学第一定律内能及热力学第一定律作机械功改变系统作机械功改变系统 状态的焦耳实验状态的焦耳实验AV作电功改变系统作电功改变系统 状态的实验状态的实验第八章第八章 热力学基础热力学基础物理学教程物理学教程（第二版）（第二版） 8–18–1、、8 8–2 2 功功 热量热量 内能及热力学第一定律内能及热力学第一定律五五 热力学第一定律热力学第一定律准静态过程准静态过程微小过程微小过程12** 系统从平衡态系统从平衡态1经某一过程经某一过程到达平衡态到达平衡态2,在该过程中，系统在该过程中，系统从外界吸热从外界吸热 Q,对外界做功对外界做功 W，，系统内能从初始态系统内能从初始态 E1变为末态变为末态 E2，则由能量守恒：，则由能量守恒：第八章第八章 热力学基础热力学基础物理学教程物理学教程（第二版）（第二版） 8–18–1、、8 8–2 2 功功 热量热量 内能及热力学第一定律内能及热力学第一定律+系统吸热系统吸热系统放热系统放热内能增加内能增加内能减少内能减少系统对外界做功系统对外界做功外界对系统做功外界对系统做功第一定律的符号规定第一定律的符号规定第八章第八章 热力学基础热力学基础物理学教程物理学教程（第二版）（第二版） 8–18–1、、8 8–2 2 功功 热量热量 内能及热力学第一定律内能及热力学第一定律热力学第一定律表示：热力学第一定律表示：系统从外界吸收的热量，一部分使其系统从外界吸收的热量，一部分使其内能增加，另一部分则用以对外界作功。

内能增加，另一部分则用以对外界作功1) 热力学第一定律实际上就是包含热现象在内的能量守恒热力学第一定律实际上就是包含热现象在内的能量守恒 与转换定律；与转换定律；说明说明(2) 第一类永动机第一类永动机是不可能实现的这是热力学第一定律的是不可能实现的这是热力学第一定律的 另一种表述形式；另一种表述形式；(3) 此定律此定律只要求系统的初、末状态是平衡态，至于过程只要求系统的初、末状态是平衡态，至于过程中经历的各状态则不一定是平衡态中经历的各状态则不一定是平衡态4) 适用于任何系统（气、液、固）适用于任何系统（气、液、固）。