上海交通大学：《大学物理教程》课程电子教案（课件讲稿）第9章 热力学定律 9.1 内能 功和热量 准静态过程

第9章热力学定律 大于想化当好先行

第 9 章 热力学定律

第9章热力学定律 §9.1内能功和热量 准静态过程 §9.2热力学第一定律热容 §9.3绝热过程多方过程 §9.4循环过程 卡诺循环过程 §9.5热力学第二定律 §9.6热力学过程的不可逆性 §9.7热力学系统的熵 §9.8熵增加原理 §9.9热力学第二定律的统计意义 熵的统计表述有序和无序

§9.1 内能 功和热量 准静态过程 第 9 章 热力学定律 §9.2 热力学第一定律 热容 §9.3 绝热过程 多方过程 §9.5 热力学第二定律 §9.6 热力学过程的不可逆性 §9.7 热力学系统的熵 §9.8 熵增加原理 §9.9 热力学第二定律的统计意义 熵的统计表述 有序和无序 §9.4 循环过程 卡诺循环过程

§9.1内能 功和热量 准静态过程 一、内能 例如：使一杯水温度升高，可以加热（传热），也 可搅拌（作功)，但只要始末状态相同，无论是传 热还是作功，系统与外界交换的能量是相同的。 内能由系统的状态唯一地确定，并随状态变化而变 化，是状态的单值函数。 △E=E(2)-E(1) 理想气体内能 E=E(T)=VRT 2 非理想气体内能 E=EV,T) 做功和传递热量： 改变系统内能的方法

一、内能 内能由系统的状态唯一地确定，并随状态变化而变 化，是状态的单值函数。 例如：使一杯水温度升高，可以加热（传热），也 可搅拌（作功），但只要始末状态相同，无论是传 热还是作功，系统与外界交换的能量是相同的。 §9.1 内能 功和热量 准静态过程 RT i TEE 2 理想气体内能 )( == ν 非理想气体内能 = TVEE ),( 做功和传递热量： 改变系统内能的方法 Δ = − EEE )1()2(

二、功 例如焦耳实验：转动轮叶对水作功，或通过电阻丝 给水加热，同样可使水的温度升高。 作功是系统与外界交换能量的一种方式。 是外界有序能量与系统分子无序能量间的转换。 绝热条件下外界作功等于系统内能的增加。 三、热量 热传导：利用温差在系统与外界间传递无序热运动 能量的方式。 以热传导方式交换的能量称为热量。 热量是以热传导方式交换的能量的量度。 内能、功和热量具有相同的单位SI:J(

是外界有序能量与系统分子无序能量间的转换。 例如焦耳实验：转动轮叶对水作功，或通过电阻丝 给水加热，同样可使水的温度升高。 作功是系统与外界交换能量的一种方式。 绝热条件下外界作功等于系统内能的增加。 三、热量 热传导：利用温差在系统与外界间传递无序热运动 能量的方式。 内能 、功和热量具有相同的单位 SI : J （焦耳）。 以热传导方式交换的能量称为热量。 热量是以热传导方式交换的能量的量度。 二、功

四、准静态过程 热力学过程：系统在外界影响下所发生的状态变化。 准静态过程：系统所经历的任一状态都接近平衡态， 是一个理想的过程，是实际过程无限缓慢进行的极限。 准静态过程的过程曲线可以用p-V图来描述，图上 的每一点都表示系统的一个平衡态。 1.准静态做功 p 气体膨胀 dl V

四、准静态过程 热力学过程：系统在外界影响下所发生的状态变化。 准静态过程：系统所经历的任一状态都接近平衡态， 是一个理想的过程，是实际过程无限缓慢进行的极限。 准静态过程的过程曲线可以用p-V 图来描述，图上 的每一点都表示系统的一个平衡态。 1. 准静态做功 气体膨胀 p S dl p V V 1 V2 p2 p1 0

气体作功 dA=pSdl=pdv A pdv 结论：系统所作的功在数值上等于p-V图上过 程曲线以下的面积。 >功是过程量，且有正负。 1.准静态做功 气体膨胀 d

= = ddd VplpSA 结论：系统所作的功在数值上等于p -V 图上过 程曲线以下的面积。 ∫ = 2 1 d V V VpA ¾功是过程量，且有正负。 气体作功 1. 准静态做功 气体膨胀 p S d l p V V 1 V2 p 2 p 1 0

2.准静态传热 要使传热过程准静态地进行，必须使传热进行地很 缓慢—传热速度与温差有关。因此，必须使系统 与温差无限小的一系列热源相接触并达到热平衡， 使系统温度缓慢上升。这样，系统所经历的过程才 是一个准静态过程。 T T+dT T-2dT T2-dT 系统 热源 T+dT T+2dT T-dT T END

2. 准静态传热 …. T1+dT T1+2dT T2 T2-dT T2-dT T2-2dT T2 END T1+dT 热源 T1 系统 要使传热过程准静态地进行，必须使传热进行地很 缓慢——传热速度与温差有关。因此，必须使系统 与温差无限小的一系列热源相接触并达到热平衡， 使系统温度缓慢上升。这样，系统所经历的过程才 是一个准静态过程