8-1 热力学第一定律与常见的热力学过程解析

8.1.2 热容量 一 等体摩尔热容
V 常量 1 过程方程 PT 常量 p
特性
dV 0
dW 0
p2
( p2 ,V , T2 )
( p1 ,V , T1 )
V
由热力学第一定律
p1
dQV dE
o
V
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8-1 热力学第一定律与常见的热力学过程
定体热容: 理想气体在等体过程中吸收 热量 dQV ，使温度升高 dT, 其定体热容为:
热量是过程量
使系统的状态改变，传热和作功是等效的。
作功是系统热能与外界其它形式能量转换的量度 热量是系统与外界热能转换的量度。
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8-1 热力学第一定律与常见的热力学过程
五 热力学第一定律
作机械功改变系统
状态的焦耳实验
作电功改变系统
状态的实验
A V
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8-1 热力学第一定律与常见的热力学过程
焦耳实验 1. 从外界传热, 2. 利用外界作功 结论： 改变系统状态(E )的方式有两种 作功 与 传热 实验证明系统从状态A 变化到状态B， 可以采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.
3 CVm R 2 5 CVm R 2 CVm 3R
M
理想气体的内能另表述
E CV T M

CVmT
dE CV dT
百度文库
CVm dT
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8-1 热力学第一定律与常见的热力学过程
p
等 体 升 p1 压
8-1 热力学第一定律与常见的热力学过程
第8章 热力学基础
开尔文
卡诺
克劳修斯
8-1 热力学第一定律与常见的热力学过程
8.1.1 热力学第一定律
一 准静态过程（理想化的过程） 从一个平衡态到另一平衡态所经过的每 一中间状态均可近似当作平衡态的过程 .
p
砂子
p1
p2
1 ( p ,V , T ) 1 1 1 2 ( p2 ,V2 , T2 )
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8-1 热力学第一定律与常见的热力学过程
热力学第一定律
p
1*
*2
Q E2 E1 W
系统从外界吸收的热 量，一部分使系统的内能 增加，另一部分使系统对 外界做功 .
o
V1
V2 V
Q E2 E1 W E W
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8-1 热力学第一定律与常见的热力学过程
对于准静态过程，如果系统对外作功是 通过体积的变化来实现的，则
微变过程
dQ dE dW dE pdV
准静态过程
Q E
V2
V1
pdV
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Q E2 E1 W E W
第一定律的符号规定
Q
E
内能增加
内能减少
W
系统对外界做功
外界对系统做功
+
系统吸热
系统放热
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物理意义
（1）能量转换和守恒定律. 热力学第一定律另一表述： 制造第一类永动机(能对外不断自动作功 而不需要消耗任何燃料、也不需要提供其他能 量的机器)是不可能的。 （2）实验经验总结，自然界的普遍规律.
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计算各等值过程的热量、功和内能的 理论基础. （ 1）
T1 T2
T1 Q T2
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8-1 热力学第一定律与常见的热力学过程
功与热量的异同
（1）都是过程量：与过程有关；
（2）等效性：改变系统热运动状态作用相同； 1 cal = 4.18 J ， 1 J = 0.24 cal （3）功与热量的物理本质不同 . 功 宏观运动 分子热运动 分子热运动
热量
分子热运动
pV RT （理想气体的共性）
dQ dE pdV
解决过程中能
（ 2）
Q E pdV 量转换的问题
V1
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V2
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（3） E E (T )（理想气体的状态函数） （4） 各等值过程的特性 .
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活塞
气体
o
V1
V2
V
2
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←快
←缓慢
非平衡态
准静态过程
接近平衡态
只有过程进行得无限缓慢， 每个中间态才可看作是平衡态。 怎样算“无限缓慢”
3
8-1 热力学第一定律与常见的热力学过程
弛豫时间：
从平衡态破坏到新平衡态建立所需的时间。 对于实际过程，若系统状态发生变化的特
dQV CV dT
dQV CV dT
1 1
单位 J mol K
摩尔定体热容: 1mol 理想气体在等体 过程中吸收热量 , 用 CV ,m 表示。
CV CV ,m
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mol 理想气体
dQV CV ,mdT
QV CV ,m (T2 T1 )
宏观运动能量
热运动能量
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2 准静态过程功的计算
dW Fdl pSdl
dW pdV
W
注意： 作功与过程有关 .
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V
V2
1
pdV
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三 热 量（过程量）
通过传热方式传递能量的量度，系统 和外界之间存在温差而发生的能量传递 .
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8-1 热力学第一定律与常见的热力学过程
四、内能
理想气体内能
M i E RT 2
内能是状态量,是状态参量 T 的单值函数。 实际气体内能： 所有分子热运动的动能和分子间势能的总和。 内能是状态参量T、V 的单值函数。
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8-1 热力学第一定律与常见的热力学过程
系统内能改变的两种方式 1、做功可以改变系统的状态 摩擦升温（机械功）、电加热（电功） 功是过程量 2、热量传递可以改变系统的内能
征时间远远大于弛豫时间，则可近似看作准静
态过程。
p
p－V 图上，一点代表一个
平衡态，一条连续曲线代 表一个准静态过程。

I ( p1 ,V1 , T1 )

o
II ( p2 ,V2 , T ) 42
V
8-1 热力学第一定律与常见的热力学过程
二 功（过程量）
1 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.
由热力学第一定律
dE dQ V CV ,mdT
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M i 理想气体 dE RdT 2 M i dQ dE R CV ( )V ( )V CV 2 dT dT
CVm i R 2
单原子理想气体 双原子理想气体 多原子理想气体