长沙理工大学：《大学物理学》课程教学资源（下）第九章 热力学基础 9.1准静态过程功热量 9.2热力学第一定律内能 9.3理想气体的等体过程和等压过程摩尔热容

热学基础第9章热力学基础小结MRTPL1、理想气体状态方程MmolR-普适气体常量8.31J/mol22、理想气体压强公式：ng.p13312kT6k3、理想气体温度公式：m22k=R/N=1.38×10-23J·K-玻尔兹曼常量iEo-RT4、1mo理想气体的内能：=210:07大学物理学

热学基础 第9章 热力学基础 大学物理学 1、理想气体状态方程 RT M M pV mol = R J mol −普适气体常量 8.31 / 小结 t 2 3 2、理想气体压强公式： p n =  m kT 2 3 2 1 2 3、理想气体温度公式：  k = v = 玻尔兹曼常量 2 3 1 1 3 8 1 0 − − k = R N = .  J  K A 10:07 2 4、1mol理想气体的内能： 𝑬𝟎 = 𝒊 𝟐 𝑹𝑻

热学基础 第9章热力学基础 主要内容 9.1准静态过程功热量 9.2热力学第一定律内能 9.3理想气体的等体过程和等压过程摩尔热容 9.4理想气体的等温过程和绝热过程 9.5循环过程卡诺循环 9.6热力学第二定律的表述卡诺定律 9.7热力学第二定律的统计意义 3 大学物理学

热学基础 第9章 热力学基础 大学物理学 9.1 准静态过程 功热 量 9.1 准静态过程 功 热量 9.2 热力学第一定律 内能 9.3 理想气体的等体过程和等压过程摩尔热容 9.2 热力学第一定律 内能 9.3 理想气体的等体过程和等压过程摩尔热容 9.4 理想气体的等温过程和绝热过程 9.4 理想气体的等温过程和绝热过程 物理学 第五版 物理学 第五版 主要内容 9.6 热力学第二定律的表述 卡诺定律 9.6 热力学第二定律的表述 卡诺定律 9.7 热力学第二定律的统计意义 9.7 热力学第二定律的统计意义 9.5 循环过程 卡诺循环 9.5 循环过程 卡诺循环 3

热学基础第9章热力学基础学习要求掌握内能、功和热量等概念。理解准静态过程。二掌握热力学第一定律，理解理想气体的摩尔定体热容摩尔定压热容，能分析计算理想气体在等体、等压、等温和绝热过程中的功、热量和内能的改变量。三理解循环的意义和循环过程中的能量转换关系，会计算卡诺循环和其它简单循环的效率。四理解可逆过程和不可逆过程，掌握热力学第二定律和增加原理：大学物理学

热学基础 第9章 热力学基础 大学物理学 一 掌握内能、功和热量等概念 . 理解准静态过程 . 二 掌握热力学第一定律，理解理想气体的摩尔定体热容、 摩尔定压热容，能分析计算理想气体在等体、等压、等温和 绝热过程中的功、热量和内能的改变量 . 学习要求 三 理解循环的意义和循环过程中的能量转换关系，会 计算卡诺循环和其它简单循环的效率 . 四 理解可逆过程和不可逆过程，掌握热力学第二定律 和熵增加原理 . 4

热学基础第9章热力学基础内能9.1功和热量准静态过程一、内能功和热量Mi理想气体内能ERTM2mol内能是状态量，是状态参量T的单值函数实际气体内能：所有分子热运动的动能和分子间势能的总和。内能是状态参量T、V的单值函数大学物理学

热学基础 第9章 热力学基础 大学物理学 一、内能 功和热量 实际气体内能： 所有分子热运动的动能和分子间势能的总和。 理想气体内能 R T i M M E mo l 2 = 内能是状态量,是状态参量T的单值函数。 内能是状态参量T、V的单值函数。 9.1 内能 功和热量 准静态过程 5

热学基础第9章热力学基础系统内能改变的两种方式1、做功可以改变系统的状态摩擦升温 (电功)(机械功）、电加热功是过程量2、热量传递可以改变系统的内能热量是过程量使系统的状态改变，传热和作功是等效的作功是系统热能与外界其它形式能量转换的量度热量是系统与外界热能转换的量度大学物理学

热学基础 第9章 热力学基础 大学物理学 系统内能改变的两种方式 作功是系统热能与外界其它形式能量转换的量度。 1、做功可以改变系统的状态 摩擦升温（机械功）、电加热（电功） 功是过程量 2、热量传递可以改变系统的内能 热量是过程量 热量是系统与外界热能转换的量度。 使系统的状态改变，传热和作功是等效的。 6

热学基础第9章热力学基础二、准静态过程热力学系统从一个状态变化到另一个状态的过程称为热力学过程，简称过程准静态过程热力学过程非静态过程准静态过程：系统从一平衡态到另一平衡态，如果过程中所有中间态都可以近似地看作平衡态的过程。非静态过程：系统从一平衡态到另一平衡态，过程中所有中间态为非平衡态的过程。大学物理学

热学基础 第9章 热力学基础 大学物理学 热力学系统从一个状态变化到另一个状态的过程， 称为热力学过程，简称过程。 热力学过程 非静态过程 准静态过程 二、准静态过程 准静态过程：系统从一平衡态到另一平衡态，如果过 程中所有中间态都可以近似地看作平衡态的过程。 非静态过程：系统从一平衡态到另一平衡态，过程中 所有中间态为非平衡态的过程。 7

热学基础第9章热力学基础弛豫时间：系统从非平衡态变到平衡态所需的时间。对于实际过程，若系统状态（P、V、T）发生变化的所经历的时间远远大于弛豫时间，则可近似看作准静态过程p--1(pi,Vi,T)砂子-pi活塞-2(P2, V2, T2)P2气体一0V.V2Vp一V图上，一点代表一个平衡态，一条连续曲线代表一个准静态过程大学物理学

热学基础 第9章 热力学基础 大学物理学 弛豫时间： 系统从非平衡态变到平衡态所需的时间。 对于实际过程，若系统状态（P、V、T）发生变化的所经历 的时间远远大于弛豫时间，则可近似看作准静态过程。 p－V图上，一点代表一个平衡态，一条连续曲线代表一 个准静态过程。 气体 活塞 砂子 ( , , ) p1 V1 T1 ( , , ) p2 V2 T2 V1 V2 p1 p2 p o V 1 2 8

热学基础第9章热力学基础三、体积功：热力学系统体积改变是对外做的机械功1、体积功的计算dl当活塞移动微小位移dl时，系统对外界所作的元功为：pFSdA = Fdl= pSdl= pdV光滑系统体积由V,变为V2，系统对外界作总功为：A = J dA = JpdV外界对系统作功准静态过程P=p- dA = - p,Sdl= - p,dV- dA = - pdVA=f - dA = -JpedV.pdv=-大学物理学

热学基础 第9章 热力学基础 大学物理学 三、体积功：热力学系统体积改变是对外做的机械功 当活塞移动微小位移dl时， 系统对外界所作的元功为： d A = F d l = p S d l = p d V 系统体积由V1变为V2，系统对外界作总功为：   = = 2 1 V V A d A p d V 1、体积功的计算 dl pe p F S 光 滑 外界对系统作功 − d A = − p e S d l = − p e d V   − = − = − 2 1 V V e A d A p d V 准静态过程 p p e = − d A = − p d V  − = − 2 1 V V A pdV 9

热学基础第9章热力学基础pdvdV>0,dA>O，系统对外作正功；dV<O,dA<O，系统对外作负功dV=O,dA=O，系统不作功10大学物理学

热学基础 第9章 热力学基础 大学物理学 d V  0 , d A  0 , 系统对外作正功； d V  0 , d A  0 , 系统对外作负功； d V = 0 , d A = 0 , 系统不作功。   = = 2 1 V V A d A p d V 10

热学基础第9章热力学基础2.体积功的图示pdvp由积分意义可知，功的大小等Pi于p一V图上过程曲线p(V)下pIIP2的面积。0V Vv+ dv比较a，b过程可知，功的数值不仅与初态和末态有关，而且还依赖于所经历的中间状态，功功是过程量与过程的路径有关大学物理学

热学基础 第9章 热力学基础 大学物理学 2、体积功的图示 比较 a , b过程可知，功的数值不仅与初态和 末态有关，而且还依赖于所经历的中间状态，功 与过程的路径有关。 ——功是过程量 由积分意义可知，功的大小等 于p—V 图上过程曲线p(V)下 的面积。  = 2 1 V V A pdV p V p b a V V2 V + d V V1 I o II p2 p1 11