大学物理上册第六章-功 热量

Q T
WT
V2 V1
pdV
p RT
V
第六章 热力学基础
物理学教程 （第二版）
p
p1
1 ( p1,V1,T )
p2
( p2,V2,T )
2
o V1 dV V2 V
恒 温 热 源 T
6 – 1 功 热量
物理学教程 （第二版）
QT
WT
V2
V1
RT dV RT ln V2
V
V1
RT ln
p1 p2
等温膨胀
p
p1
1 ( p1,V1,T )
p2
( p2,V2,T )
W
2
o V1
V2 V
等温压缩
p
p1
1 ( p1,V1,T )
p2
( p2,V2,T )
W
2
o V1
V2 V
QT
E
W QT E
W
第六章 热力学基础
6 – 1 功 热量 二 绝热过程
（3） E E(T ) （理想气体的状态函数）
（4） 各等值过程的特性 .
第六章 热力学基础
6 – 1 功 热量
物理学教程 （第二版）
一 等体过程 摩尔定体热容
特性 过程方程
V 常量
P 常量
T
p
p2
( p2,V ,T2 )
dV 0, dW 0
p1
( p1,V ,T1)
热力学第一定律 dQV dE o V
准静态过程
Q E V2 pdV
V1
微小过程 dQ dE dW dE pdV
第六章 热力学基础
6 – 1 功 热量
Q E2 E1 W E W
第一定律的符号规定
物理学教程 （第二版）
Q
E2 E1
W
+ 系统吸热 内能增加 系统对外界做功
系统放热 内能减少 外界对系统做功
物理意义 1）包括热现象在内的能量转换和守恒定律 .
V
摩尔定体热容: 1mol理想气体在等体过程中吸
收的热量 dQV，使温度升高 dT, 其摩尔定体热容为
CV ,m
dQV dT
dQV CV ,mdT
单位 J mol1 K1
第六章 热力学基础
6 – 1 功 热量
物理学教程 （第二版）
CV ,m
dQV dT
dQV
dE
m' M CV ,mdT
CV ,mdT
p
A*
1
p
A*
1
2 *B
o
V
EAB C
第六章 热力学基础
2 *B
o
V
EA1B2 A 0
6 – 1 功 热量
物理学教程 （第二版）
二 热力学第一定律
Q E2 E1 W
p
1*
系统从外界吸收的热量,
*2
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
二 等压过程 摩尔定压热容
特 性 p 常量
过程方程 VT 1 常量
功 W p(V2 V1)
p
p
( p,V1,T1) ( p,V2,T2)
1
2
W
热一律 dQp dE dW o V1 V2 V
摩尔定压热容: 1mol 理想气体在等压过程中吸
收的热量dQp ，温度升高 dT，其摩尔定压热容为
C p,m
理想气体摩尔热容理论计算
理想气体内能变化 定体摩尔热容 定压摩尔热容 摩尔热容比
第六章 热力学基础
dE i RdT
2
CV ,m
i 2
R
C p,m
i
2 2
R
Cp,m i 2
CV ,m i
6 – 1 功 热量
一 等温过程
特征 T 常量 过程方程 pV 常量
dE 0
热力学第一定律
dQT dWT pdV
o
V
WA1B QA1B WA2B QA2B WA1B2 A QA1B2 A 0
第六章 热力学基础
6 – 1 功 热量
物理学教程 （第二版）
理想气体内能 : 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 .
E E(T )
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 .
6 – 1 功 热量
物理学教程 （第二版）
一 功（过程量） 宏观运动能量
热运动能量
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 .
➢ 准静态过程功的计算
dW Fdl pSdl dW pdV
第六章 热力学基础
W V2 pdV V1
注意：作功与过程有关 .
6 – 1 功 热量
物理学教程 （第二版）
热力学第一定律 QV CV ,m (T2 T1) E2 E1
p
等 p2 体
升 压
p1
o
2 ( p2,V ,T2 )
1 ( p1,V ,T1)
V
V
QV
E1
E2
第六章 热力学基础
p
等 p1
体
降 压
p2
o
1( p1,V ,T1)
2( p2,V ,T2 )
V
V
E1
QV
E2
6 – 1 功 热量
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二 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 . 功与热量的异同
1）过程量：与过程有关；
T1 T2
T1 Q T2
2）等效性：改变系统热运动状态作用相同；
1卡 = 4.18 J ， 1 J = 0.24 卡
3）功与热量的物理本质（能量转换）不同 .
宏观运动能量
第六章 热力学基础
6 – 1 功 热量
物理学教程 （第二版）
p
等 压
p
( p,V1,T1) ( p,V2,T2)
1
2
膨
W
胀
o V1
V2 V
Qp
E2
E1
W
p
等 压
p
( p,V2,T2)
2
( p,V1,T1)
1
压
W
缩
o V2 V1 V
Qp E1
W
E2
第六章 热力学基础
6 – 1 功 热量
物理学教程 （第二版）
第一类永动机是不可能制成的 .
2）实验经验总结，自然界的普遍规律 .
第六章 热力学基础
6 – 1 功 热量
物理学教程 （第二版）
计算各等值过程的热量、功和内能的理论基础
（1） pV m RT （理想气体的共性） M
（2）
dQ dE pdV
Q E V2 pdV V1
解决过程中能 量转换的问题
功
分子热运动能量
分子热运动能量 热量 分子热运动能量
第六章 热力学基础
6 – 1 功 热量
物理学教程 （第二版）
一 内 能 （状态量） 实验证明系统从 A 状态变化到 B 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 末状态确定，做功和传热之和保持不变 .
p
A*
1
p
A*
1
2 *B
o
V
2 *B
dQp dT
dQp Cp,mdT
第六章 热力学基础
6 – 1 功 热量
物理学教程 （第二版）
dQp Cp,mdT dE pdV
dE CV ,mdT
pdV RdT
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可得摩尔定压热容和摩尔定体热容的关系
Cp,m CV ,m R
摩尔热容比
Cp,m CV ,m
W p(V2 V1) R(T2 T1) Qp C p,m (T2 T1), E2 E1 CV ,m (T2 T1)