中南林业科技大学：《大学物理》PPT教学课件 第七章 （7.2-7.3）热力学第一定律、摩尔热容量

§7-2、3热力学第一定律、摩尔热容量第七章 作机械功改变系统 作电功改变系统 状态的焦耳实验 状态的实验 ④ 2021年2月25日星期四 http://blog.sinacomcn/p 第1页

§7-2、3 热力学第一定律、摩尔热容量 第七章 2021年2月25日星期四 http://blog.sina.com.cn/phy 第1页 作机械功改变系统 状态的焦耳实验 A V 作电功改变系统 状态的实验

§7-2、3热力学第一定律、摩尔热容量第七章 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 p 1 1 2 2 O B O BF AALB +2AIB =A42B+2 A2B A AlB2A +2 =0 AlB2A 2021年2月25日星期四 http: //blog. sina. com. cn/phy 第2页

§7-2、3 热力学第一定律、摩尔热容量 第七章 2021年2月25日星期四 http://blog.sina.com.cn/phy 第2页 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 . 一 内 能 （状态量） 2 A B * 1 * p o V A Q A B A A B A 1 2 1 2 + = 0 A Q A Q A B A B A B A B 1 1 2 2 + = + 2 A B * 1 * p o V

§7-2、3热力学第一定律、摩尔热容量第七章 中理想气体内能: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 2 B B 2 △E AB △E aIBa 2021年2月25日星期四 http://blog.sinacomcn/p 第3页

§7-2、3 热力学第一定律、摩尔热容量 第七章 2021年2月25日星期四 http://blog.sina.com.cn/phy 第3页 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 . E = E(T) 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 . EAB =C EA1B2A = 0 2 A B * 1 * p o V 2 A B * 1 * p o V

§7-2、3热力学第一定律、摩尔热容量第七章 中二热力学第一定律 Q=E2-E1+ 系统从外界吸收的热量, 部分使系统的内能增加,另 部分使系统对外界做功 Q=E2-E1+A=△E+A 准静态过程Q=△E+2pd 微小过程dQ=dE+dA=dE+pd 2021年2月25日星期四 http://blog.sinacomcn/p 第4页

§7-2、3 热力学第一定律、摩尔热容量 第七章 2021年2月25日星期四 http://blog.sina.com.cn/phy 第4页 二 热力学第一定律 Q E E A = − + 2 1 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 .  =  + 2 1 d V V 准静态过程 Q E p V 微小过程 d d d d d Q E A E p V = + = + 1 2 * * p o V1 V2 V Q E E A E A = − + =  + 2 1

§7-2、3热力学第一定律、摩尔热容量第七章 Q=E2-E1+A=△E+A 第一定律的符号规定 oe +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)能量转换和守恒定律.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 2021年2月25日星期四 http://blog.sinacomcn/p 第5页

§7-2、3 热力学第一定律、摩尔热容量 第七章 2021年2月25日星期四 http://blog.sina.com.cn/phy 第5页 1）能量转换和守恒定律 . 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 . Q E E A E A = − + =  + 2 1 + E2 − E1 系统吸热 系统放热 内能增加 内能减少 系统对外界做功 外界对系统做功 第一定律的符号规定 Q A 物理意义

§7-2、3热力学第一定律、摩尔热容量第七章 ◆计算各等值过程的热量、功和内能的理论基础 (1)pV=~4 RT(理想气体的共性) no do=dE pdv 解决过程中能 (2) Q=△E+2pd量转换的间题 (3)E=E(T)(理想气体的状态函数) (4)各等值过程的特性 2021年2月25日星期四 http://blog.sinacomcn/p 第6页

§7-2、3 热力学第一定律、摩尔热容量 第七章 2021年2月25日星期四 http://blog.sina.com.cn/phy 第6页 计算各等值过程的热量、功和内能的理论基础 mol M pV RT M （1） = （理想气体的共性）  =  + 2 1 d V V Q E p V dQ = dE + pdV （2） 解决过程中能 量转换的问题 （3） E = E(T) （理想气体的状态函数） （4） 各等值过程的特性

§7-2、3热力学第一定律、摩尔热容量第七章 等体过程(又等容过程 理想气体的物态方程 力学第一定 理想气体的内能 M pV R T Q=E2E+A R T Mmol 系统保持体积不变49=E+dA Mmol EMir dT Mmol 过程方程卫T=常量4Qx=E=MRdr o b T等L工等过程系统吸收的热量为 Qz=4Qn=丛是k-1=E-E Mmol 其中2E=Cy称为定体摩尔热容 doy= de RdT本式也是计算 等体升压过程所吸收的热量 dE团E 全部用于增加系统的内能r=∠E=MCr42的普遍式 2021年2月25日星期四 http://blog.sinacomcn/p 第7页

§7-2、3 热力学第一定律、摩尔热容量 第七章 2021年2月25日星期四 http://blog.sina.com.cn/phy 第7页 等 等V过程系统吸收的热量为 其中 称为定体摩尔热容 本式也是计算 的普遍式 等体升压过程所吸收的热量 全部用于增加系统的内能 理想气体的物态方程 系统保持体积 不变 过程方程 常量 理想气体的内能

§7-2、3热力学第一定律、摩尔热容量第七章 埋想气体的物态方程力学一定 理想气体的内能 M M pv R T Q=ErE+A tol Mmol 系统保持压强卫不变十4Q=+4=C2r 过程方程VT=常量 dated V b 卫Y=ET故42=Rd dQp dE+dAp= m cy dr+mrdr M V =2!坠 =m型马 等压膨胀过程所吸收的热量92=91=E-B+P!-血L 部分用于增加系统的内能 一部分用于对外界做功 =C2m1+点R!-n1 常写成的“&c2+l2-m=mC2马-nn)其中C2=C+ 称为定压摩尔热容 2021年2月25日星期四 http://blog.sinacomcn/p 第8页

§7-2、3 热力学第一定律、摩尔热容量 第七章 2021年2月25日星期四 http://blog.sina.com.cn/phy 第8页 等压膨胀过程所吸收的热量 一部分用于增加系统的内能 一部分用于对外界做功 理想气体的物态方程 系统保持压强 不变 过程方程 常量 理想气体的内能 故 常写成 其中 称为定压摩尔热容

§7-2、3热力学第一定律、摩尔热容量第七章 体摩尔热容C1=mm (1mo气体在等体过程中温 度升高1K所吸收的热量) 理想气体常用式Cy=号R 定压摩尔热容=k知 (1mo气体在等压过程中 温度升高1K所吸收的热量) 理想气体常用式 p=Cyt=,R+r-i+2 热力学中还常用到比热容比的概念: (定压、定体两种比 定压摩尔热容 比热容比y= 热之比或定压、定体 定体摩尔热容Cy 两种摩尔热容之比) 理想气体常肘式y=-c=- 正十2 2021年2月25日星期四 http://blog.sinacomcn/p 第9页

§7-2、3 热力学第一定律、摩尔热容量 第七章 2021年2月25日星期四 http://blog.sina.com.cn/phy 第9页 定体摩尔热容 定压摩尔热容 （1mol气体在等体过程中温 度升高1K所吸收的热量） （1mol气体在等压过程中 温度升高1K所吸收的热量） 理想气体常用式 理想气体常用式 热力学中还常用到比热容比的概念： 定压摩尔热容 比热容比 定体摩尔热容 理想气体常用式 （定压、定体两种比 热之比或定压、定体 两种摩尔热容之比）

§7-2、3热力学第一定律、摩尔热容量第七章 M=3、2×lg2kg!h 已来 02 M=3.20k 求丛bc全过程系统吸收量热、 卫 b=420E 对外作功及内能变化 b 解法提要 Q=△E+A PvM kn244<,cy=2 R a|△b等体/马=/马 里=鱼玛/=262.5(K)里= △c等压当/=里/rce 里c=坠/=210(K 五=马=是B1=2(验一=2E(x-2M 马=坠=互 =-175X102(J外界对系统作功 2021年2月25日星期四 http://blog.sina.com.cn/p 第10页

§7-2、3 热力学第一定律、摩尔热容量 第七章 2021年2月25日星期四 http://blog.sina.com.cn/phy 第10页 全过程系统吸收量热、 对外作功及内能变化 等体 262.5 (K) 等压 210 (K) 1.75 10 (J) 外界对系统作功