大学物理电学ppt课件

功、热量、内能
（5）内能 热力学系统在一定的状态下，具有一定的能 量，称为热力学系统的内能。 内能的变化只决定于始末两个状态，与所经 历的过程无关，即内能是系统状态的单值函数。 若不考虑分子内部结构，实际气体的内能就 是系统中所有分子的热运动能量和分子间相互作 用的势能的总和,对理想气体,忽略分子之间的相 互作用力,内能是温度的单值函数。
大学物理电学
系统 所研究的物体（气体、液体或固体） 外界 与系统发生作用的环境
作功 作功 作功
外 界
外 界
无质量 交换 传热
外 界
无质量 交换 无热交换
外 界
无质量 外 交换 界
传热 质量 交换
无能量 交换
开放系统
封闭系统
绝热系统
孤立系统
热力学过程
(系统从平衡态1到平衡态 2，经过一个过程,平 衡态 1 必首先被破坏，系统变为非平衡态，从非平 衡态到新的平衡态所需的时间为弛豫时间。)
qIt
电力的功为
2 A I ( V V ) t I Rt 1 2
宏观功：通过宏观的有规则运动（如机械运动、电 流）来完成的能量交换统称宏观功。
功、热量、内能
（4）热量
系统和外界温度不同，就会传热，或称热量交 换，热量传递可以改变系统的状态。 微观功：通过分子的无规则运动来完成的能量交 换称为微观功（正负规定）。 做功、传热导都是过程量。
P
u
பைடு நூலகம்
F
dl
1
2
准静态过程（状态1到状态2）气 体对外界做功：
A A d V d P
V 1 V 2
O
V2 V
准静态过程（状态1到状态2） (功的正负?循环过程的功?) 气体对外界做功与过程有关。
功、热量、内能
（2）电流的功 一段电阻为R的导线AB，两端电势差为V1V2, 电流为I ,则t 时间内，流过任意截面的电荷量为
T为小量
T1+△T T1+2△T T1+3△T
T2
状态图中任何一点都代表系统的一个平衡态， 准静态过程可以用系统的状态图中一条曲线表 示，如P-V图（或P-T图，V-T图）
2. 功 热量 内能
（1）流体体积变化所做的功 以气体膨胀过程为例： 气体对外界作元功为：
dA F d l pS d l p d V
气体
过程无限缓慢，无摩擦。 非平衡态到平衡态的过渡时间，即弛豫时间， 约 10 -3 秒 ，如果实际压缩一次所用时间为 1 秒， 就可以说是准静态过程。 外界压强总比系统压强大一微小量△P ，就可
以缓慢压缩。
热力学过程
例2：系统（初始温度 T1）从 外界吸热
系统T1
从 T1 到 T2 是准静态过程
非静态过程（非平衡过程）
当系统宏观变化比弛豫更快时，这个过程中每 一状态都是非平衡态。
准静态过程（平衡过程）
当系统弛豫比宏观变化快得多时，这个过程中 每一状态都可近似看作平衡态，该过程就可认为是 准静态过程。在过程中每一时刻，系统都处于平衡 态，这是一种理想过程。
热力学过程
例1：外界对系统做功
u
砂子 活塞
热力学第一定律
对微小的状态变化过程
d Q d E d A
热力学第一定律适用于任何热力学系统 所进行的任意过程。
第一类永动机： 外界不供给能量而可以不断地对外作功
循环水
石磨
第一类永动机设计一例
热力学第一定律
第一类永动机是不可能实现的
3. 热力学第一定律
Q ( ) A E A E E 2 1
上式就是热力学第一定律，是包含热量在 内的能量守恒定律。
Q0
系统从外界吸热；
Q0 系统向外界放热；
A 0 系统对外界做功； A 0 外界对系统做功；
E 0 系统内能增加；
E 0 系统内能减少。