《高职高专物理》第四章 热力学基础（4.2）热力学第一定律

542热力学第一定律 、几个概念 通过作功可以改变系统的状态。 机械功(摩擦功、体积功) 电流的功、电力功、磁力功 2.内能 1)内能:一个物质系统,由其内部运动状态决定的能量,称为内能。内能包 含系统内 (1)分子热运动的能量; (2)分子间势能和分子内的势能 分子的平动动能 (3)分子内部、原子内部运动的能量 分子的转动动能 (4)电场能、磁场能等。 热运动的能量 分子中原子间的振动动能 在温度不太高时,系统内能主要有 分子间相互作用势能 分子间的势能 其它形式的运动能量不改变 分子中原子间的能 2)内能是状态的函数 气体内能是系统状态的单值函数。 *对于一定质量的某种气体,内能一般是T、V或P的函数; *对于理想气体,分子间相互作用的势能=0,内能只是温度的函数E=E( *对于刚性理想气体分子 E=-VRT i:自由度; 摩尔数 内能变化与过程无关: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=E2-E1 D 通过作功改变系统内能的微观实质是: 分子的有规则运动能量和分子的无规则运动能量的转化和传递

1 §4.2 热力学第一定律 一、几个概念 1.功 通过作功可以改变系统的状态。 机械功(摩擦功、体积功) 电流的功、电力功、磁力功 2.内能 1） 内能：一个物质系统，由其内部运动状态决定的能量，称为内能。内能包 含系统内： (1)分子热运动的能量； (2)分子间势能和分子内的势能 (3)分子内部、原子内部运动的能量； (4)电场能、磁场能等。 热运动的能量 在温度不太高时，系统内能主要有 分子间的势能 其它形式的运动能量不改变。 2） 内能是状态的函数 气体内能是系统状态的单值函数。 对于一定质量的某种气体，内能一般是 T、V 或 P 的函数； 对于理想气体，分子间相互作用的势能＝0，内能只是温度的函数E = E(T) 对于刚性理想气体分子， i：自由度 ；  ：摩尔数 内能变化与过程无关：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。 通过作功改变系统内能的微观实质是： 分子的有规则运动能量和分子的无规则运动能量的转化和传递。 分子的平动动能 分子的转动动能 分子中原子间的振动动能 分子间相互作用势能 分子中原子间的能  = − E E E 2 1 D A B * C * p V o 2 i E RT = 

3.热量 热量:传热过程中所传递的热运动能量的多少量。 传热也可改变系统的状态,其条件是系统和外界的温度不同。 传热的微观本质:是分子的无规则运动能量从高温物体向低温物体传递。 二、热力学第一定律 1改变内能的两种方式一一做功和热传递 般说,在一个热力学过程中,既有做功又有热传递,这时系统内能的增量 Q=△E+W 对于一元过程(无限小过程) do= dEtd 2热力学第一定律 在系统变化的过程中,系统所吸收的热量,等于该过程中系统内能的增量 和系统对外界作功的和。这一规律称为热力学第一定律。 Q=E2-Er+A 规定 系统从外界吸收热量时:Q>0 系统向外界放出热量时:Q0 外界对系统作功时:A<0 热力学第一定律是热现象中能量转化与守恒的定律,适用于任何系统的任何过程 (非准静态过程亦成立)。 诒阳日 1)微小过程c=aE+a4 2)实验经验总结,自然界的普遍规律。 3)能量转换和守恒定律。第一类永动机是不可能实现的。 三、气体系统作功的公式 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= pdv dA= pdl d

2 3.热量 ·热量：传热过程中所传递的热运动能量的多少量。 传热也可改变系统的状态，其条件是系统和外界的温度不同。 传热的微观本质：是分子的无规则运动能量从高温物体向低温物体传递。 二、热力学第一定律 1 改变内能的两种方式――做功和热传递 一般说，在一个热力学过程中，既有做功又有热传递，这时系统内能的增量 对于一元过程(无限小过程) 热力学第一定律是热现象中能量转化与守恒的定律，适用于任何系统的任何过程 (非准静态过程亦成立)。 三、气体系统作功的公式 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 1) 微小过程 3）能量转换和守恒定律。 第一类永动机是不可能实现的。 2）实验经验总结，自然界的普遍规律。 说明 dQ dE dA = + 2 热力学第一定律 在系统变化的过程中，系统所吸收的热量，等于该过程中系统内能的增量 和系统对外界作功的和。这一规律称为热力学第一定律。 系统从外界吸收热量时： Q  0 系统向外界放出热量时： Q  0 系统对外界作功时： A 0 外界对系统作功时 ： A 0 Q E E A = − + 2 1 规定 dQ = dE+dW Q = E＋W d d A p V = d d A p V = 2 1 d V V A p V = 

注意:作功与过程有关

3 注意：作功与过程有关