北京大学药学院：《物理化学 Physical Chemistry》课程教学资源（PPT课件讲稿）第一章 热力学第一定律（1.4）可逆过程

液体气体 晶Ⅱ 晶I 转晶 熔 第团可过与你积功 全国高等医药教材建设委员会 卫生部规划教材物狸化学第6版

Cp，m T转晶 T熔 T沸 T 晶Ⅰ 晶Ⅱ 液体 气体 第四节 可逆过程与体积功

体积功 络一定律 外压 A=截面积 dl=活塞移动距离 dI=Adl=体积的变化 SW=-F dl Adl as 8w=pedv 体系 对于宏观过程W P dy 人氏卫试出版社

• p e = 外压 • A= 截面积 • d l = 活塞移动距离 • d V = A d l = 体积的变化 •  W = -F dl = -pe A d l  W = -p e d V Gas 体系 d l p e A 对于宏观过程  = − 2 1 d VV W p e V 一、体 积 功

二、不同过程的体积功 络一定律 定量的气体从始态体积η膨胀到终态Ⅳ,若过 程不同,则所作的功就不相同。 设在定温下,一定量理想气体在活塞筒中克服外 压,经几种不同途径,体积从κ膨胀到v所作的功 自由膨胀( free expansion) 外压为零的膨胀过程。此时pe=0,所以 W dv=0 人氏卫试出版社

一定量的气体从始态体积V1膨胀到终态V2, 若过 程不同，则所作的功就不相同。 设在定温下，一定量理想气体在活塞筒中克服外 压 ,经几种不同途径，体积从V1膨胀到V2所作的功。 自由膨胀（free expansion）  = − = 2 1 1 0 V V W pe dV 外压为零的膨胀过程。此时pe =0，所以 二、不同过程的体积功

二、不同过程的体积功 络一定律 1.恒外压膨胀(p保持不变) W Pedv=-pev2-vi 体系所作的功W2如阴影面积所示 人氏卫试出版融

1.恒外压膨胀（pe保持不变） 体系所作的功W2如阴影面积所示 W p V p (V V ) V V 2 e e 2 1 2 1 = − d = − −  二、不同过程的体积功 热源 p V W2 V1 V2

二、不同过程的体积功 络一定律 2.多次定外压膨胀—三次膨胀 Wx=-∑D△ 可见,外压差距越小,膨胀次数越多 做的功也越多。 人氏卫试出版社

2.多次定外压膨胀——三次膨胀： 可见，外压差距越小，膨胀次数越多， 做的功也越多。 二、不同过程的体积功 热源 p V W3 W3= -piVi

二、不同过程的体积功 络一定律 3.准静态膨胀过程: 使系统內压与外压处于无限接近的情况下,即膨 胀次数无限多,系统自始至终是对抗最大的阻力情况 下,所以此过程所作的功为最大功。这种过程又称为 准静态过程,设计如下图所示: 人氏卫试出版融

3.准静态膨胀过程： 使系统内压与外压处于无限接近的情况下，即膨 胀次数无限多，系统自始至终是对抗最大的阻力情况 下，所以此过程所作的功为最大功 。这种过程又称为 准静态过程，设计如下图所示： 二、不同过程的体积功

二、不同过程的体积功 络一定律 3.准静态膨胀过程: P 可以设想将活塞上面放上一堆很细的砂代表外压, 若取下一粒细砂,外压就减少φ,则系统的体积就膨胀 了dv。如此重复,直至系统的体积膨胀到V为止。在整 个膨胀过程中:p2P;d,系统所作的功为 W (P, -dp)dv=- p, dv 人氏卫试出版社

二、不同过程的体积功 3.准静态膨胀过程： 热源 W4 p V 可以设想将活塞上面放上一堆很细的砂代表外压， 若取下一粒细砂，外压就减少dp，则系统的体积就膨胀 了dV。如此重复，直至系统的体积膨胀到V2为止。在整 个膨胀过程中：pe=pi - dp，系统所作的功为 W p V p p V p V V V i V V i V V e d ( d )d d 2 1 2 1 2 1 4    = − = − − = − （1） V1 V2

二、不同过程的体积功 络一定律 3.准静态膨胀过程: 上述这种膨胀过程称为准 静态过程。 若气体为理想气体,且为 等温膨胀, Wa 2 nRT dv=-nRTIn W4相当于图中阴影部分的面积(见图) 显然,在准静态过程中,体系作功W4最大 人庆卫试出版献

上述这种膨胀过程称为准 静态过程。 若气体为理想气体，且为 等温膨胀，则 1 2 4 d d ln 2 1 2 1 V V V nRT V nRT W p V V V V V = − i = − = −   W4相当于图中阴影部分的面积（见图） 显然，在准静态过程中，体系作功W4最大 二、不同过程的体积功 W4 p V V1 V2 3.准静态膨胀过程：

二、不同过程的体积功 络一定律 若采取与(2)、(3)、(4)过程相反的步骤 ,将膨胀后的气体压缩到初始的状态,同理,由于压 缩过程不同,作的功亦不相同。 4.恒定外压P1下压缩过程 在恒定外压n下将气体从V2压缩到V,环境所做功为 W1=1(V1-72) 环境对系统做功的值相当于图中的阴影面积。 人氏卫试出版融

4．恒定外压p1下压缩过程 在恒定外压p1下将气体从V2压缩到V1，环境所做功为 W1 ’ = -p1 (V1－V2 ) 环境对系统做功的值相当于图中的阴影面积。 若采取与（2）、（3）、（4）过程相反的步骤 ，将膨胀后的气体压缩到初始的状态，同理，由于压 缩过程不同，作的功亦不相同。 二、不同过程的体积功 W’1 V p V1 V2

二、不同过程的体积功 络一定律 5、多次恒外压压缩过程 若进行三次定外压膨胀,则三次定外压膨胀所作 之功即为三次作功之和,其功值相当于图中的阴影面 积 人氏卫试出版融

5、多次恒外压压缩过程 若进行三次定外压膨胀，则三次定外压膨胀所作 之功即为三次作功之和，其功值相当于图中的阴影面 积 二、不同过程的体积功 W’2 V p V1 V2