上海中医药大学：《物理学》课程教学资源（PPT课件）第五章 热力学基础

第五章热力学基础 第五草熱学基础

第五章 热力学基础

教学基本要求 第五章热力学基础 掌握功和热量的概念；掌握热力学第一定律 二理解准静态过程和理想气体的摩尔热容。能熟 练地分析、计算理想气体各等值过程和绝热过程中 功、热量、内能的改变量及卡诺循环的效率。 三 理解可逆过程和不可逆过程，理解热力学第 二定律的两种叙述。 四了解熵的概念与计算，了解熵增加原理

教学基本要求 一 掌握功和热量的概念 ；掌握热力学第一定律 。 二 理解准静态过程和理想气体的摩尔热容。能熟 练地分析、计算理想气体各等值过程和绝热过程中 功、热量、内能的改变量及卡诺循环的效率。 三 理解可逆过程和不可逆过程，理解热力学第 二定律的两种叙述。 四 了解熵的概念与计算，了解熵增加原理。 第五章 热力学基础

第一节热力学第一定律 准静态过程（理想化的过程 准静态过程：从一个平衡态到另一平衡态所经 过的每一中间状态均可近似当作平衡态的过程 砂子、 (PLV:Ti) 活塞-- P2 2(P2,2,12) 气体--1 V V2 V

一 、 准静态过程（理想化的过程） 准静态过程：从一个平衡态到另一平衡态所经 过的每一中间状态均可近似当作平衡态的过程 . 气体 活塞 砂子 ( , , ) 1 V1 T1 p ( , , ) 2 V2 T2 p V1 V2 1 p 2 p p o V 1 2 第一节 热力学第一定律

第一节热力学第一定律 二、内能、功和热量 (一)内能（状态量） >理想气体内能：表征系统状态的单值函数，仅是温度 的函数。 m E=E(T)= MR >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 AB C p △E A1B2A =0 B B 2

2 A B * 1 * p o V 2 A B * 1 * p o V Ø 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 。 T R i M m E  E(T)  Ø 理想气体内能 : 表征系统状态的单值函数 , 仅是温度 的函数 。 0 E AB  C EA1B 2 A  第一节 热力学第一定律 （一 ）内 能 （状态量） 二、内能、功和热量

第一节热力学第一定律 (二)功（过程量） 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 (PLVI,TD dA Fdl pSdl dW=pdy pdy (p2,V,T2) p2 VI vV+dv V2 不同过程的功 负功 正功 注意：作功与过程有关

（二） 功（过程量） 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 dA  Fdl  pSdl  pdV   2 1 d V V A p V 注意：作功与过程有关 . 第一节 热力学第一定律

第一节热力学第一定律 (三)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. T 功与热量的异同 T<T T, 1)过程量：与过程有关； 2)等效性： 改变系统热运动状态作用相同； 1卡=4.18J,1J=0.24卡 3)功与热量的物理本质不同. 功 宏观运动 分子热运动 热量 分子热运动 分子热运动

T1 T2 T1 T2 (三)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 . 1）过程量：与过程有关； 2）等效性：改变系统热运动状态作用相同； 宏观运动 分子热运动 功 分子热运动 分子热运动 热量 Q 3）功与热量的物理本质不同 . 1卡 = 4.18 J ， 1 J = 0.24 卡 功与热量的异同 第一节 热力学第一定律

第一节热力学第一定律 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

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 第一节 热力学第一定律

第一节热力学第一定律 二热力学第一定律 Q=△E+A 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。 微小过程 do =dE pdy 第一定律的符号规定 E,-E A + 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：能量转换和守恒定律；第一类永动机是不可能制成 的；实验经验总结，自然界的普遍规律

二 热力学第一定律 Q  E  A 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 。 微小过程 dQ  dE  pdV 第一节 热力学第一定律 + 系统对外界做功 E2  E1 系统吸热 系统放热 内能增加 内能减少 第一定律的符号规定 Q A 外界对系统做功 物理意义：能量转换和守恒定律 ；第一类永动机是不可能制成 的 ；实验经验总结，自然界的普遍规律

第二节 热力学第一定律对理想气体的应用 计算各等值过程的热量、功和内能的理论基础 m (1)pV= RT (理想气体的共性) M r do dE+pdy 解决过程中能 (2) g-AE+pdr 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

计算各等值过程的热量、功和内能的理论基础 RT M m （1） pV  （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 。 第二节 热力学第一定律对理想气体的应用

第二节 热力学第一定律对理想气体的应用 等容过程 特征( y=0,d4=0 P2 (P2:V,T2) 过程方程 PT-1=常量 (p1,V,T) 热力学第一定律dQy=dE 定容摩尔热容：1mol理想气体在等容过程中吸收的 热量dQy,使温度升高dT,其定容摩尔热容为 单位Jmol1.K dT

单位 1 1 J mol K     一 、等容过程 热力学第一定律 dQV  dE T Q C V V d d  特征 dV  0 , dA  0 ( , , ) p1 V T1 ( , , ) p2 V T2 p2 1 p V p o V 定容摩尔热容: 理想气体在等容过程中吸收的 热量 ，使温度升高 , 其定容摩尔热容为 1mol dQV dT 第二节 热力学第一定律对理想气体的应用 过程方程  常量 1 PT