大学物理PPT

广义： 系统内所有粒子各种能量总和
（平动、转动、振动能量、化学能、原子能、核能...）
不包括系统整体机械能 狭义：所有分子热运动能量和分子间相互作用势能
例：实际气体 E E(T ,V )
理想气体 E M i RT E(T )
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1. 内能 E 是状态函数
内能变化△E只与初末状态有关，与所经过的过程无 关，可以在初、末态间任选最简便的过程进行计算。
2. 内能变化方式 二、功和热量
做功 热传递
1. 准静态过程的体积功
dA F dl pSdl pdV
V2
A pdV
V1
注高校意教育：精品非PPT 静态过程不适用 15
示功图：p - V 图上过程曲线下的面积
V2
A pdV
dA
V1
系统对外界做功
外界对系统做功
高校教育精品PP循T 环过程的功
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若 dV 0 dA 0
dV 0 dA 0 dV 0 dA 0
思考：
是否 V2 V1 则由1 2的任何过程A 0 ?
注意：功是过程量
过程不同，曲线下面积不同
（可正、可负、可零）
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2. 热量和热容量 中学 Q cM(T2 T1 ) cMT
比热
热 容 量: C cM
热传递 通过分子碰撞实现 热运动 热运动 Q
在系统状态变化过程中，A、Q、△E 间数量关系，
包含热运动和机械运动范围的能量守恒定律
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热力学第一定律高校教育精品PPT
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§5.4 热力学第一定律及其应用
一、热力学第一定律 1. 数学形式:
Q (E2 E1) A
系统从外界吸热 = 内能增量 + 系统对外界做功
同学们好!
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第二篇 热 学
研究对象
热现象：与温度有关的物理性质的变化。 热运动：构成宏观物体的大量微观粒子的永不休
止的无规则运动。
热学是研究自然界中一切热现象和热运动规律的学科
根据研究方法和角度的不同 分子物理学（第6章）
热力学 高校教育精品PPT
（第5章）2
系统的宏观描述与微观描述
➢ 描述平衡态的参量称为状态参量，如体积、压强、温度等。
气体处于平衡态的标志是状态参量 P、V、T 各具有确定的量值， 且不随时间变化。
➢ 处于平衡态中的气体，其分子仍不停作热运动，但其总体平均效
果不随时间改变，是一种动态高校平教衡育精。品PPT
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系统状态变化——热力学过程
非静态过程: 中间状态不是平衡态 准静态过程: 过程进行得足够缓慢
如果物体A、B分别各自与处在同 一状态的物体C达到热平衡，那 么，A与B也处于热平衡。
C
A
B
——热力学第零定律
AB
达到热平衡的物体温度相同
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（2）温标 ——温度的数值表示法
温标的分类：
摄氏温标
规定水在 1 个大气压下的冰点为 0 度，沸点为 100 度，中间的温度以水银的体积膨胀为准，单位℃
封闭系统 与外界有 E 交换，无 m 交换
孤立系统 与外界无 E、m 交换
例 绝 热
开放系统
封高闭校系教育统精品PPT
孤立系统
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热力学：即热力学系统的状态（宏观物理性质） 及状态变化（宏观物理过程）的规律。
平衡态、状态参量
一个孤立系统若不受外界影响（无物质和能量交换）， 则系统的宏观特性（如温度、压强等）长时间不随时间改变 的状态称为平衡态。
本章教学内容:
◆ 热力学状态及其描述 ◆ 热力学第零定律 温度
◆ 功 热量 内能
◆ 热力学第一定律
循环过程 卡诺循环 ◆ 热力学第二定律 卡诺定理
◆* 熵 熵增原理
◆ * 热力学第三定律
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教学基本要求：
一、掌握内能、功和热量等概念；理解准静态过程.
二、掌握热力学第一定律，能分析、计算理想气体在等体、 等压、等温和绝热过程中的功、热量和内能的改变量.
三、理解循环的意义和循环过程中的能量转换关系，会计 算卡诺循环和其他简单循环的效率.
四、了解可逆过程和不可逆过程，了解热力学第二定律和
熵增加原理以及热力学第三定律.
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§5.1 热力学基本概念
热力学系统 外界
大量粒子组成的宏观、有限的体系； 其相邻环境称为外界。
开放系统 与外界有 m、E 交换
微小过程： dQ=dE +dA
准静态: dQ=dE+pdV
理想气体准 静态过程:
Mi dQ RdT pdV
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它包括分子物理学和热力学两个方面： 分子物理学(更普遍地称为统计物理学):
能对热现象本质 进行理论解释
是从物质的微观结构出发，认为物体的宏观性质是大量分子无规
则热运动的平均效果,用统计的方法研究物体的宏观性质。
相
辅
不能阐述热
相
热力学:
现象的本质
成
是从能量守恒和转化的角度来研究热运动规律的，不涉及物质的微
华氏温标
t(C) t(F) 32 100 180
热力学温标
规定水在 1 个大气压下的冰点为 273.16 K
T t 273.16
O
1K 1 C
理想气体温标 在理想气体存在的范围内，它和热力学温标一致
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§5.3 内能 功 热量
一、系统内能 E
热力学主要研究系 统能量的转换规律
摩尔热容量: C c
注意：热量是过程量
Q CT M
Q C T
等体摩尔热容:
CV
(
dQ dT
)dV
0
等压摩尔热容：
dQ
C ( dT ) 高校教p育精品PPT
dp0
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3. A 与 Q 比较
E 改变 方式
特点
与宏观位移相联系
做功 通过非保守力做功
实现
能量转换
机械 运动
热运动
量度 A
与温差相联系,
观结构。它根据由观察和实验所总结出的基本规律(主要是热力学第
一定律、第二定律等)，用逻辑推理的方法，研究物体的宏观性质及
宏观过程进行的方向和限度等。
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第5章 热力学基础
热力学的是研究热现象的宏观理论，以大量的经验事实和 实验结果为依据，经过严密的逻辑推理得出物质系统宏观性 质直接的联系，进而揭示热现象的有关规律。
（平衡过程） 中间状态 — 平衡态
例：气体自由膨胀
气体等温膨胀
T
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相平面 相图 以状态参量为坐标变量
平衡态 —— 对应相图中的点 平衡过程—— 对应相图中的线
(准静态过程)
例：等温、等压、等体过程的相图
V
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§5.2 热力学第零定律 温度
（1）引入温度参量的实验依据——热力学第零定律