大学物理热学 PPT

QCV,m(T2T1)V V 12PdV CP,mCV,mR
等容 等压
WV 0
QVCV,m(T2T1) E
Q P C p ,m ( T 2 T 1 ) C V ,m ( T 2 T 1 ) P ( V 2 V 1 )
W P P (V 2 V 1 )R (T 2 T 1 )
欲求W，Q或ΔE，要会用状态方程求出P、V、T、ν
13-13：一压强为1.0×105Pa，体积为1.0×10-3m3的氧气自0℃加热到100℃, 问:(1)当压强不变时,需要多少热量?当体积不变时,需要多少热量?(2)在等压 或等体过程中各作了多少功？
1 at m 1 .01 13 50 Pa
2. 体积V：几何描述.
1 m 3 13L 0 13d 03 m
3. 温度T ：热学描述
p,V,T
单位：温标 K（开尔文）. T 2.1 7 5 t 3
二、平衡态 理想气体的物态方程
1、平衡态 可以用P--V 图上的一个点来表示。
2、物态方程
p
3、理想气体的物态方程
dl
系统体积由V1变 为V2，系统对外 界作总功为：
V2
W ＝ pdV
V1
p F S pe
光滑
注意：
V2
W ＝ pdV
V1
1、V ，W>0 ；V ，W<0或外界对系统作功 ，V不变时W=0
2、功等于P—V 图上过程曲线下的面积,体积增加取正,减小取负。
P
W 0
dW W 0
I•
b
a
•II
3 、功是过程量功与过程的路径有关
第一定律特点：吸 收的热量一部分用 来内能增加，一部 分用来对外做功。
2、定压摩尔热容 C p , m
•定义：1mol、等压过程中升高1度所需的热量。
•等压过程的吸热
QpCp,m(T2T1) Cp,mCV,mR2 iRR
Q p(C V,mR)(T2T 1)
等压过程第一定律
CP,m－CV,m＝R
Cp,m(T2 T1) C V ,m (T 2 T 1 )p (V 2 V 1 )
ABC
E Q W 200 J
AC
ABC
ABC
从C到A过程： ECA 200J WCA 52J
QCA ECA WCA 252 J
负号表示系统向 外界放热252 J。
大家应该也有点累了，稍作休息
大家有疑问的，可以询问和交
10
13－3 理想气体的等体过程和等压过程 摩尔热容
一、等体过程 定体摩尔热容
对于微小过程 dQdEdW
注 （1）符号规定
意
Q
E2 E1
W
+ 系统实际吸热 内能增加
系统实际放热 内能减少
系统对外做正功即：体积增
加 系统对外作负功或外界
对系统做功即:体积减小
(2) 热力学第一定律是包括热现象在内的能量守恒定律对
任何物质的任何过程都成立.
对于理想气体
准静态过程有：
Q
2 iR(T2T1)V V 12 pdV
o
V
4、作功是改变系统内能的一种方法。
三、 热量 Q 单位：J(焦耳)
说明： ①热量与功一样都是过程量。 ②传递热量和作功都可改变系统的内能
13－2 热力学第一定律 内能
一、内能
所有分子各种热运动（包括平动，转动和振动）能量和分 子间相互作用势能
说明：①改变内能的方式：做功，传递热量。
②内能E是状态量，因此内能变化△E仅与始末状态有
13-14.如图所示，系统从状态A沿 ABC变化到状态C的过程中，外界有 326 J的热量传递给系统，同时系统 对外作功126 J。当系统从状态C沿 另一曲线返回到状态A时，外界对系 统作功为52 J，则此过程中系统是吸
热还是放热？传递热量是多少？
解：ABC过程
Q 326J, W 126 J
ABC
3、理想气体定体摩尔热容 C V , m
•定义：1mol、等体过程升高1度所需的热量
•等体过程吸热 QVCV,m(T2T1)
•等体过程内能的增量
E Q V2 iR T 2 T 1 C V ,m T 2 T 1
理想气体的内能另表述：
E CV,mT
CV ,m
i 2
R
理想气体准静 态过程热力学 第一定律：
热学
1．什么是热学
以物质的热运动以及热运动与其它运动形态之间的转 化规律为研究对象的一门学科。
2．两种研究方法
热力学 ——宏观理论不涉及物质的微观结构。第十三章 统计物理学——.第十二章
第十三章 热力学基础
12－1 气体物态参量 平衡态 理想气体物态方程
一、气体物态参量 p、 V、 T
1 . 气体压强P ：力学描述.
Mayer公式
•摩尔热Baidu Nhomakorabea比
CP,m i 2
CV,m i
泊松比
CV ,m
i 2
R
i 2 Cp,mCV,mR 2 R
单原子分子理想气体 i 3 1.67
双原子分子理想气体 i 5 1.40
多原子分子理想气体 i 6 1.33
pV mRTRT
M
CV ,m
i 2
R
C P ,m C V ,m
理想气体：气体在温度不太低、 压强不太大时，可近
V
似为理想气体。
pV mRTRT
M
m——气体质量 M ——气体摩尔质量 R=8.31J·mol-1·K-1——摩尔气体常量
13-1 准静态过程 功 热量
一、准静态过程
可用Ｐ－V 图上的一条有
方向的曲线表示。
二、功
准静态过程系统对外界做功：
元功：dWFdlpSdlpdV
QCV,m(T2T1)V V 12pdV
二、等压过程 定压摩尔热容
pV RT
1、等压过程 P=恒量
•过程方程： V 1 V 2 T1 T2
QCV,m(T2T1)V V 12pdV
•过程曲线：
•功、热量、内能的变化
ECV,m(T2T1)
Wp p(V2 V1) R(T2 T1)
Qp CV,m(T2T1)p(V2V1) (CV,mR)(T2T1)
1.等体过程 V=恒量
•过程方程： p 1 p 2 T1 T2
•功、热量、内能的变化
WV=0
E
i 2R(T2
T1)
Q V EE 2E 12 iR (T 2T 1)
•第一定律特点：
pV RT
Q2iR(T2T1)V V 12 pdV
•过程曲线： p b T2
0
a T1 V
吸收的热量全部用来内能增加;或向外界放热以内能减小为代 价;系统对外不作功。
关，与过程无关.
p
p
A*
1
A*
1
2 *B
o
V
EA 1BEA2B
2 *B
o
V
EA1B2A0
③理想气体的内能仅是温度的函数
E(T)miRTiRT
M2
2
i：自由度
单原子分子 i 3 刚性双原子分子 i 5 刚性多原子分子 i 6
温度越高内能越大
实际气体 EE(T,V)
二、热力学第一定律
QEW
Q：系统吸热 W：系统对外做功