《大学基础物理》课程教学课件（PPT讲稿）第13章 热力学基础（1/2）§13-1 热力学第一定律 §13-2 热一定律的应用

气体动理论教学内容复习：气体分子的平均碰撞频率和平均自由程Z=2元d?nD平均碰撞频率1kT平均自由程元=2元d?n-2元dp一摩尔真实气体的范氏方程a,b,的修正意义b=RTp+D*气体中三种输运过程的宏观规律及微观定性解释动量各部分流速不同流速趋于均匀J（内摩擦能量温度趋于均匀（热传导各部分温度不同质量（扩散）密度趋于均匀各部分密度不同D

2 Z d n = 2  气体分子的平均碰撞频率和平均自由程 平均碰撞频率 平均自由程 2 2 1 2 2 kT d n d p    = = 一摩尔真实气体的范氏方程. V b RT V a ( p + )( − ) = 2 a,b,的修正意义 *气体中三种输运过程的宏观规律及微观定性解释. 各部分流速不同 流速趋于均匀（内摩擦） 各部分温度不同 温度趋于均匀（热传导） 各部分密度不同 密度趋于均匀 （扩散） 动量 能量 质量 气体动理论教学内容复习:

第13章热力学基础-

第13章 热力学基础

第13章热力学基础8 13-1热力学第一定律8 13-2热一定律的应用8 13-3 循环与效率$ 13-4 #热力学第二定律S13-5 热二定律的统计意义813-6热力学第三定律热力学负温度

第13章 热力学基础 §13-1 热力学第一定律 §13-2 热一定律的应用 §13-3 循环与效率 §13-4 热力学第二定律 §13-5 热二定律的统计意义 §13-6 热力学第三定律 热力学负温度

8 13-1热力学第一定律热力学第一定律内能13-1-1准静态过程的功和热量13-1-213-1-3 热容m学习要求正确理解功、热量、内能等概念。掌握热力学第一定律的内容和应用，特别是在理想气体的各种等值过程，绝热过程及循环过程中的应用。E

§13-1 热力学第一定律 13-1-1 热力学第一定律 内能 13-1-2 准静态过程的功和热量 13-1-3 热容 正确理解功、热量、内能等概念。掌握热力学第一定律的内容 和应用，特别是在理想气体的各种等值过程，绝热过程及循环 过程中的应用。 学习要求

热力学第一定律，内能13-1-1能量转化和守恒定律自然界一切物质都具有能量，能量有着不同的形式能够从一种形式转化为另一种形式，从一个物体传递给另一个物体，在转化和传递中能量的数量不变。设在某一热力学过程中，系统对外界做功为A，系统从外界吸收热量为O，功A和热量O均与过程的性质有关。一

13-1-1 热力学第一定律， 内能 •能量转化和守恒定律 自然界一切物质都具有能量，能量有着不同的形式， 能够从一种形式转化为另一种形式，从一个物体传 递给另一个物体，在转化和传递中能量的数量不变。 设在某一热力学过程中，系统对外界做功为A，系统 从外界吸收热量为Q，功A和热量Q均与过程的性质 有关

当系统从一个给定的初态到一个给定的终态时，功A和热量O均与过程的性质有关。然而，实验上发现一条惊奇的事实：Q-A对所有的过程都是一样的。仅与初态和终态有关。Q-A必定表示系统的某个内性质的一个变化，我们把这一性质称为内能U的改变量。热力学第一定律Q-A=U2-U"外界对系统传递的热量，一部分使系统内能增加，一部分用于对外做功"包含热学现象的能量守恒定律-

当系统从一个给定的初态到一个给定的终态时，功A和热量Q 均与过程的性质有关。然而，实验上发现一条惊奇的事实： Q – A= U2–U1 外界对系统传递的热量,一部分使系统内能增 加,一部分用于对外做功 . —— 热力学第一定律 Q-A对所有的过程都是一样的。仅与初态和终态有关。 Q-A必定表示系统的某个内禀性质的一个变化， 我们把这一性质称为内能U的改变量。 包含热学现象的能量守恒定律

Q-A =△U符号规定热量：外界对系统传递的J Q>0(+);内能(变化):系统内能增加△U>0(+);功:系统对外界做功A>0 (+)对于微小变化过程,热力学第一定律为：Q = dU + SA第一类永动机：不需要任何动力和燃料，却能不断对外做功的机器。热力学第一定律的另一种表述它说明第一类永动机是不可能的

对于微小变化过程,热力学第一定律为: dQ = dU + dA 它说明第一类永动机是不可能的. 热力学第一定律的另一种表述 符 号 规 定 热量:外界对系统传递的 Q>0(+); 内能(变化):系统内能增加△U >0(+); 功:系统对外界做功A>0 (+). Q –A =U 第一类永动机： 不需要任何动力和燃料，却能不断对外做功的机器

热力学第一定律对一切热力学系统的任意过程都成立但在应用中，要求初、未态为平衡态。系统的内能热力学系统的内能是由系统的状态决定的状态量对于确定的平衡态，内能是状态参量的单值函数从微观的结构看来，内能包括：分子的热运动动能分子间的相互作用势能、分子内部原子振动势能等等。一

热力学系统的内能是由系统的状态决定的状态量。 对于确定的平衡态，内能是状态参量的单值函数。 系统的内能 热力学第一定律对一切热力学系统的任意过程都成立。 从微观的结构看来，内能包括：分子的热运动动能， 分子间的相互作用势能、分子内部原子振动势能等等。 但在应用中，要求初、末态为平衡态

理想气体的内能对于理想气体，由于分子间无相互作用，其内能只是分子各种形式的动能及分子内原子间的振动势能的总和。只与温度有关。理想气体的内能仅是温度的单值函数。焦耳定律理想气体：严格遵守pV =vRT两个定律的气体叫做理想气体U=U(T)F7pVRTv摩尔刚性理想气体的内能二22-

理想气体的内能 对于理想气体，由于分子间无相互作用，其内能只 是分子各种形式的动能及分子内原子间的振动势能 的总和。只与温度有关。 理想气体的内能仅是温度的单值函数。 焦耳定律 理想气体：严格遵守 ( ) pV vRT U U T = = 两个定律的气体叫做理想气体 2 2 = = i i ν摩尔刚性理想气体的内能 U v RT pV

m改变系统内能的两条途径一一一做功和传热做功可引起系统状态变化.做功是系统与外界交换能量的过程，而且通过宏观的规则运动实现我们把机械功、电磁功等统称为宏观功电源绝热壁-

做功可引起系统状态变化.做功是系统与外界交 换能量的过程,而且通过宏观的规则运动实现. 我们把机械功、电磁功等统称为宏观功。 改变系统内能的两条途径-做功和传热 绝热壁 电源 R