热力学第一定律1.3第一定律
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药学院物理化学教研室
一．理想气体等温过程膨胀功
膨胀过程
（3）无限次膨胀（准静态过程）
p
W3= -p外dV =- (p内-dp)dV =- p内dV
热源
W3 V
p
p
p
W1
W2
V
|W1|<|W2|<|W3 |=|Wmax|
返回
W3
V
V
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一．理想气体等温过程膨胀功
压缩过程
(1) 一次压缩
系统经历一个过程，如果使系统复原时，环境也能复原， 这样的过程为可逆过程，否则为不可逆过程。 上例中，(1)、(2)为不可逆过程，(3)为可逆过程。
可逆过程特点 （1）是准静态过程，无限小的变化，无限长的时间，系
统始终处于近似平衡态。 （2）可逆过程反向进行时，系统和环境都能复原。 （3）可逆过程中，若系统做功，则做最大功，若环境做
(2) 多次压缩
p
p
(3) 无限次压缩
p
Байду номын сангаас
W1 W2
V
W1>W2>W3 =Wmin
V
W3
V
W3= -p外dV =- (p内＋dp)dV =-p内dV
如果在无限次膨胀过程中系统做的功储存起来用于无限次压缩 环境做功，则当系统复原时，环境也恢复原状，不留痕迹。
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二．可逆过程
可逆过程：
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三、热力学第一定律数学表达式
U = Q+W 对于一个微小过程 dU = Q+W
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制作：陈纪岳
第四节 可逆过程
一．理想气体等温过程膨胀功
膨胀过程 （1）一次膨胀
p
W1= -p1V
热源
（2）多次膨胀
W1
V
p
热源 返回
W2= -piVi
W2
V
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二、热力学第一定律的文字表述
热力学第一定律本质上是能量守恒定律： 能量既不能无中生有，也不会自行消失，只能从一种形式转 变为另一种形式。 文字表述： （1）第一类永动机是不可能制成的。
不需要外界能量，也不消耗自身能量做功的机器 （2）孤立系统的内能保持不变
（3）内能是状态函数——其变化值只与始终态有关，与途径无关
功，则做最小功。
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二．可逆过程
可逆过程是理想过程，但在处理热力学问题时，可 逆过程是一个不可缺少的概念，实际过程一般偏离可逆 过程，当偏差很小时，可按可逆过程处理。如
沸点温度时液体的蒸发或气体冷凝， 熔点温度时液体的凝固或固体的熔化等。
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制作：陈纪岳
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第三节 热力学第一定律
一、热力学能（内能）
系统总能量 整体动能 整体势能
内能 U 分子动能（平动、转动、振动） 温度T
分子位能
体积 V
分子内能量（更小一级质点能量）
内能的绝对值无法得知，但其变化值可以测定。
一般情况下，系统整体的动能和位能不变，可只考虑U。 如果分子内部结构未变， U = U ( T, V ) 如果分子内部结改变（化学反应）， U 与分子重排有关。
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一．理想气体等温过程膨胀功
膨胀过程
（3）无限次膨胀（准静态过程）
p
W3= -p外dV =- (p内-dp)dV =- p内dV
热源
W3 V
p
p
p
W1
W2
V
|W1|<|W2|<|W3 |=|Wmax|
返回
W3
V
V
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一．理想气体等温过程膨胀功
压缩过程
(1) 一次压缩
系统经历一个过程，如果使系统复原时，环境也能复原， 这样的过程为可逆过程，否则为不可逆过程。 上例中，(1)、(2)为不可逆过程，(3)为可逆过程。
可逆过程特点 （1）是准静态过程，无限小的变化，无限长的时间，系
统始终处于近似平衡态。 （2）可逆过程反向进行时，系统和环境都能复原。 （3）可逆过程中，若系统做功，则做最大功，若环境做
(2) 多次压缩
p
p
(3) 无限次压缩
p
Байду номын сангаас
W1 W2
V
W1>W2>W3 =Wmin
V
W3
V
W3= -p外dV =- (p内＋dp)dV =-p内dV
如果在无限次膨胀过程中系统做的功储存起来用于无限次压缩 环境做功，则当系统复原时，环境也恢复原状，不留痕迹。
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二．可逆过程
可逆过程：
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三、热力学第一定律数学表达式
U = Q+W 对于一个微小过程 dU = Q+W
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第四节 可逆过程
一．理想气体等温过程膨胀功
膨胀过程 （1）一次膨胀
p
W1= -p1V
热源
（2）多次膨胀
W1
V
p
热源 返回
W2= -piVi
W2
V
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二、热力学第一定律的文字表述
热力学第一定律本质上是能量守恒定律： 能量既不能无中生有，也不会自行消失，只能从一种形式转 变为另一种形式。 文字表述： （1）第一类永动机是不可能制成的。
不需要外界能量，也不消耗自身能量做功的机器 （2）孤立系统的内能保持不变
（3）内能是状态函数——其变化值只与始终态有关，与途径无关
功，则做最小功。
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二．可逆过程
可逆过程是理想过程，但在处理热力学问题时，可 逆过程是一个不可缺少的概念，实际过程一般偏离可逆 过程，当偏差很小时，可按可逆过程处理。如
沸点温度时液体的蒸发或气体冷凝， 熔点温度时液体的凝固或固体的熔化等。
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第三节 热力学第一定律
一、热力学能（内能）
系统总能量 整体动能 整体势能
内能 U 分子动能（平动、转动、振动） 温度T
分子位能
体积 V
分子内能量（更小一级质点能量）
内能的绝对值无法得知，但其变化值可以测定。
一般情况下，系统整体的动能和位能不变，可只考虑U。 如果分子内部结构未变， U = U ( T, V ) 如果分子内部结改变（化学反应）， U 与分子重排有关。