準(zhǔn)靜態(tài)過程 功 熱量

一準(zhǔn)靜態(tài)過程（理想化的過程）從一個平衡態(tài)到另一平衡態(tài)所經(jīng)過的每一中間狀態(tài)均可近似當(dāng)作平衡態(tài)的過程.氣體活塞砂子124.1熱力學(xué)過程1二功（過程量）

1

功是能量傳遞和轉(zhuǎn)換的量度，它引起系統(tǒng)熱運動狀態(tài)的變化.2

準(zhǔn)靜態(tài)過程功的計算4.2功與熱熱力學(xué)能2注意：作功與過程有關(guān).4.2功與熱熱力學(xué)能3三熱量（過程量）

通過傳熱方式傳遞能量的量度，系統(tǒng)和外界之間存在溫差而發(fā)生的能量傳遞.4.2功與熱熱力學(xué)能4（1）都是過程量：與過程有關(guān)；

（3）功與熱量的物理本質(zhì)不同.1cal=4.18J，1J=0.24

cal功與熱量的異同（2）等效性：改變系統(tǒng)熱運動狀態(tài)作用相同；

4.2功與熱熱力學(xué)能5例題4-1一定量的理想氣體系統(tǒng)從體積V1=10-3m3的初態(tài)出發(fā)，經(jīng)過一個準(zhǔn)靜態(tài)過程到達(dá)末態(tài)，其體積變?yōu)閂2=5×10-3m3。設(shè)此過程的過程方程為P=10/V2(Pa)，求在這個過程中氣體對外界所做的功。4.2功與熱熱力學(xué)能6

實驗證明系統(tǒng)從狀態(tài)A變化到狀態(tài)B，可以采用做功和傳熱的方法，不管經(jīng)過什么過程，只要始末狀態(tài)確定，做功和傳熱之和保持不變.一熱力學(xué)能即內(nèi)能（狀態(tài)量）4.3熱力學(xué)能熱力學(xué)第一定律72AB1**2AB1**4.3熱力學(xué)能熱力學(xué)第一定律8

理想氣體內(nèi)能

:

表征系統(tǒng)狀態(tài)的單值函數(shù)，理想氣體的內(nèi)能僅是溫度的函數(shù).4.3熱力學(xué)能熱力學(xué)第一定律9系統(tǒng)內(nèi)能的增量只與系統(tǒng)的初態(tài)和末態(tài)有關(guān)，與系統(tǒng)所經(jīng)歷的過程無關(guān).2AB1**2AB1**4.3熱力學(xué)能熱力學(xué)第一定律10二熱力學(xué)第一定律系統(tǒng)從外界吸收的熱量，一部分使系統(tǒng)的內(nèi)能增加，另一部分使系統(tǒng)對外界做功.12**4.3熱力學(xué)能熱力學(xué)第一定律11準(zhǔn)靜態(tài)過程微變過程4.3熱力學(xué)能熱力學(xué)第一定律12+系統(tǒng)吸熱系統(tǒng)放熱內(nèi)能增加內(nèi)能減少系統(tǒng)對外界做功外界對系統(tǒng)做功第一定律的符號規(guī)定4.3熱力學(xué)能熱力學(xué)第一定律13（1）能量轉(zhuǎn)換和守恒定律.第一類永動機是不可能制成的.（2）實驗經(jīng)驗總結(jié)，自然界的普遍規(guī)律.物理意義4.3熱力學(xué)能熱力學(xué)第一定律142010.107.在某一熱力學(xué)過程中，若系統(tǒng)吸收熱量為Q、熱力學(xué)能增量為U、對外做功為W,則熱力學(xué)第一定律可表示為()A.Q=U-W B.Q=U+WC.Q=U D.Q=W152010.075.理想氣體經(jīng)歷了一個準(zhǔn)靜態(tài)過程，溫度升高，同時氣體對外界做正功，則氣體()

A.熱力學(xué)能增加，從外界吸收熱量

B.熱力學(xué)能增加，向外界放出熱量

C.熱力學(xué)能減少，從外界吸收熱量

D.熱力學(xué)能減少，向外界放出熱量

16計算各等值過程的熱量、功和內(nèi)能的理論基礎(chǔ).（1）（理想氣體的共性）（2）解決過程中能量轉(zhuǎn)換的問題4.4熱力學(xué)第一定律對理想氣體等值過程的應(yīng)用17（3）（理想氣體的狀態(tài)函數(shù)）

（4）各等值過程的特性.4.4熱力學(xué)第一定律對理想氣體等值過程的應(yīng)用18一等體過程摩爾定體熱容由熱力學(xué)第一定律特性常量過程方程常量4.4熱力學(xué)第一定律對理想氣體等值過程的應(yīng)用19單位摩爾定體熱容:

理想氣體在等體過程中吸收熱量，使溫度升高，其摩爾定體熱容為:4.4熱力學(xué)第一定律對理想氣體等值過程的應(yīng)用20由熱力學(xué)第一定律理想氣體4.4熱力學(xué)第一定律對理想氣體等值過程的應(yīng)用2112二等壓過程摩爾定壓熱容過程方程常量由熱力學(xué)第一定律特性常量功W4.4熱力學(xué)第一定律對理想氣體等值過程的應(yīng)用22摩爾定壓熱容:

理想氣體在等壓過程中吸收熱量，溫度升高，其摩爾定壓熱容為：4.4熱力學(xué)第一定律對理想氣體等值過程的應(yīng)用23可得摩爾定壓熱容和摩爾定體熱容的關(guān)系摩爾熱容比

4.4熱力學(xué)第一定律對理想氣體等值過程的應(yīng)用24三個量：4.4熱力學(xué)第一定律對理想氣體等值過程的應(yīng)用252010.076.2mol氫氣(視為剛性分子理想氣體)經(jīng)歷一個等壓過程，溫度從T1變化到T2，氣體做功為()

A.2R(T2-T1)

B.3R(T2-T1)

C.5R(T2-T1)

D.6R(T2-T1)

4.4熱力學(xué)第一定律對理想氣體等值過程的應(yīng)用262010.0724.一定量的理想氣體經(jīng)歷一個等壓過程，溫度變化ΔT，氣體吸熱Q=2.1x103J，做功

W=0.6×103J.若該氣體經(jīng)歷一個等體過程，溫度也變化ΔT，則氣體在等體過程中吸收的熱量QV=_____________J.4.4熱力學(xué)第一定律對理想氣體等值過程的應(yīng)用272011.044.4熱力學(xué)第一定律對理想氣體等值過程的應(yīng)用28一等溫過程由熱力學(xué)第一定律恒溫?zé)嵩碩12特征常量過程方程常量4.4熱力學(xué)第一定律對理想氣體等值過程的應(yīng)用294.4熱力學(xué)第一定律對理想氣體等值過程的應(yīng)用3012等溫膨脹W12W等溫壓縮

W

W4.4熱力學(xué)第一定律對理想氣體等值過程的應(yīng)用312010.074.將儲存于氣缸中的理想氣體等溫壓縮，使氣體的分子數(shù)密度增大為原來的4倍，則氣體的壓強將變?yōu)樵瓉淼?)

A.1倍

B.2倍

C.3倍

D.4倍

3233

例題4-2一氣缸中儲有氮氣（視為剛性分子理想氣體），質(zhì)量為1.25kg，在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下緩慢地加熱，使溫度升高1k。求氣體膨脹時所做的功、氣體熱力學(xué)能的增量以及氣體所吸收的熱量。（活塞的質(zhì)量以及它與氣缸壁的摩擦均不計）4.4熱力學(xué)第一定律對理想氣體等值過程的應(yīng)用34

例題4-3溫度為25oC、壓強為1atm的1mol剛性雙原子分子理想氣體，經(jīng)等溫過程體積膨脹至原來的3倍。計算這個過程中氣體對外所做的功和所吸收的熱量。4.4熱力學(xué)第一定律對理想氣體等值過程的應(yīng)用35

例題4-41mol剛性分子理想氣體經(jīng)歷如圖所示過程，其中12是等壓過程，23是等體過程，31是等溫過程。試分別討論這三個過程中，氣體吸收的熱量、對外所做的功以及氣體熱力學(xué)能的增量是大于、小于還是等于零。4.4熱力學(xué)第一定律對理想氣體等值過程的應(yīng)用3612絕熱過程與外界無熱量交換的過程特征由熱力學(xué)第一定律絕熱的汽缸壁和活塞4.5理想氣體的絕熱過程37由熱力學(xué)第一定律有12W4.5理想氣體的絕熱過程38若已知及由可得4.5理想氣體的絕熱過程39

絕熱過程方程的推導(dǎo)124.5理想氣體的絕熱過程40分離變量得絕熱

方程常量常量常量常量4.5理想氣體的絕熱過程4112W絕熱膨脹12W絕熱壓縮

W

W4.5理想氣體的絕熱過程4243

例1設(shè)有5mol的氫氣，最初溫度，壓強，求下列過程中把氫氣壓縮為原體積的1/10需作的功:（1）等溫過程（2）絕熱過程（3）經(jīng)這兩過程后，氣體的壓強各為多少？12常量4.5理想氣體的絕熱過程44解（1）等溫過程（2）氫氣為雙原子氣體由表查得，有

已知：

12常量4.5理想氣體的絕熱過程45（3）對等溫過程對絕熱過程，有12常量4.5理想氣體的絕熱過程46

例4-5

一定量的氮氣（視為剛性分子理想氣體），溫度為300K，壓強為1.013×105Pa，將它絕熱壓縮，使其體積變?yōu)樵瓉眢w積的1/5，求絕熱壓縮后的壓強和溫度。4.5理想氣體的絕熱過程47

系統(tǒng)經(jīng)過一系列變化狀態(tài)過程后，又回到原來的狀態(tài)的過程叫熱力學(xué)循環(huán)過程.由熱力學(xué)第一定律特征一循環(huán)過程AB4.6循環(huán)過程48凈功總吸熱二熱機效率和致冷機的致冷系數(shù)熱機（正循環(huán)）致冷機（逆循環(huán)）凈吸熱總放熱（取絕對值）2Q4.6循環(huán)過程49熱機熱機效率高溫?zé)嵩吹蜏責(zé)嵩碅B4.6循環(huán)過程50致冷機致冷系數(shù)致冷機高溫?zé)嵩碅B低溫?zé)嵩?.6循環(huán)過程5152例4-60.32kg的氧氣（視為剛性分子理想氣體）作如圖所示的abcda循環(huán)，ab和cd為等溫過程，bc和da為等體過程，設(shè)V2=2V1，T1=300K，T2=200K，求此循環(huán)效率.吸放abdcpV1V2o4.6循環(huán)過程53例2汽油機可近似看成如圖循環(huán)過程(Otto循環(huán))，其中AB和CD為絕熱過程，求此循環(huán)效率.解吸放CDBApV1V2o4.6循環(huán)過程54又BC和DA是絕熱過程：所以V吸放CDBApV1V2o4.6循環(huán)過程552011.0430.如圖，2mol雙原子分子理想氣體，被活塞(質(zhì)量和厚度可忽略)封閉在容器的下半部，體積為容器體積的一半.活塞內(nèi)外均處于標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)，容器和活塞的散熱忽略不計.現(xiàn)將熱量緩慢地傳給氣體，使氣體逐漸膨脹.(1)試分析氣體膨脹到充滿整個容器前經(jīng)歷的是什么等值過程?(2)求氣體恰好充滿整個容器時的溫度T1，以及在該膨脹過程中吸收的熱量Q1；(3)氣體恰好充滿整個容器后，若再緩慢地傳給氣體Q2=831J的熱量，氣體又將經(jīng)歷什么等值過程?求氣體末態(tài)的溫度T2.(標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)：P0=1.01×105Pa，T0=273K，摩爾氣體常量R=8.31J／(mol·K))562010.1027.一定量單原子分子理想氣體初態(tài)壓強為p0，體積為V0.該氣體分別經(jīng)歷如圖所示的三個過程后，體積膨脹為2V0.求在這三個過程中氣體對外做的功.(1)等壓過程ab；(2)等溫過程ac；(3)絕熱過程ad.57

可逆過程

:在系統(tǒng)狀態(tài)變化過程中，如果逆過程能重復(fù)正過程的每一狀態(tài)，而且不引起其它變化，這樣的過程叫做可逆過程.可逆過程與不可逆過程準(zhǔn)靜態(tài)無摩擦過程為可逆過程4.7宏觀過程的方向性58不可逆過程：在不引起其它變化的條件下，不能使逆過程重復(fù)正過程的每一狀態(tài)，或者雖能重復(fù)但必然會引起其它變化，這樣的過程叫做不可逆過程.非準(zhǔn)靜態(tài)過程為不可逆過程.4.7宏觀過程的方向性59準(zhǔn)靜態(tài)過程（無限緩慢的過程），且無摩擦力、粘滯力或其它耗散力作功，無能量耗散的過程.可逆過程的條件4.7宏觀過程的方向性60第二定律的提出1功熱轉(zhuǎn)換的條件，第一定律無法說明.2熱傳導(dǎo)的方向性、氣體自由膨脹的不可逆性問題，第一定律無法說明.4.8熱力學(xué)第二定律61

1開爾文說法不可能制造出這樣一種循環(huán)工作的熱機，它只使單一熱源冷卻來做功，而不放出熱量給其它物體，或者說不使外界發(fā)生任何變化.

一熱力學(xué)第二定律的兩種表述

4.8熱力學(xué)第二定律62

等溫膨脹過程是從單一熱源吸熱作功，而不放出熱量給其它物體，但它是非循環(huán)過程.12W

W4.8熱力學(xué)第二定律63

永動機的設(shè)想圖4.8熱力學(xué)第二定律642克勞修斯說法

不可能把熱量從低溫物體自動傳到高溫物體而不引起外界的變化.4.8熱力學(xué)第二定律65雖然卡諾致冷機能把熱量從低溫物體移至高溫物體，但需外界作功且使環(huán)境發(fā)生變化.高溫?zé)嵩吹蜏責(zé)嵩纯ㄖZ致冷機WABCD4.8熱力學(xué)第二定律66注意

1熱力學(xué)第二定律是大量實驗和經(jīng)驗的總結(jié).3熱力學(xué)第二定律可有多種說法，每種說法都反映了自然界過程進(jìn)行的方向性.2熱力學(xué)第二定律開爾文說法與克勞修斯說法具有等效性.4.8熱力學(xué)第二定律67無序有序熱功轉(zhuǎn)換完全功不完全熱

熱力學(xué)第二定律的實質(zhì)：自然界一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的實際宏觀過程都是不可逆的.一無序4.9熱力學(xué)第二定律的微觀實質(zhì)和統(tǒng)計意義68非自發(fā)傳熱自發(fā)傳熱高溫物體低溫物體熱傳導(dǎo)非均勻、非平衡均勻、平衡擴散過程自發(fā)外力壓縮4.9熱力學(xué)第二定律的微觀實質(zhì)和統(tǒng)計意義69不可逆過程的本質(zhì)

系統(tǒng)從熱力學(xué)概率小的狀態(tài)向熱力學(xué)概率大的狀態(tài)進(jìn)行的過程.

一切自發(fā)過程的普遍規(guī)律

概率小的狀態(tài)概率大的狀態(tài)二無序度和微觀狀態(tài)數(shù)4.9熱力學(xué)第二定律的微觀實質(zhì)和統(tǒng)計意義70討論個粒子在空間的分布問題可分辨的粒子集中在左空間的概率4.9熱力學(xué)第二定律的微觀實質(zhì)和統(tǒng)計意義71粒子集中在左空間的概率粒子均勻分布的概率可分辨粒子總數(shù)N=4各種分布的狀態(tài)總數(shù)第種分布的可能狀態(tài)數(shù)4.9熱力學(xué)第二定律的微觀實質(zhì)和統(tǒng)計意義72

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1