2021-2022學(xué)年高二物理競賽課件：熱力學(xué)第一定律(共42張PPT)

1、第二節(jié)熱力學(xué)第一定律 3-1-2 熱力學(xué)第一定律 內(nèi)能 一、功 熱量 內(nèi)能 3-1-2 熱力學(xué)第一定律 內(nèi)能 一、功 熱量 內(nèi)能1、功：通過物體作“宏觀位移”來完成的。 3-1-2 熱力學(xué)第一定律 內(nèi)能 一、功 熱量 內(nèi)能1、功：通過物體作“宏觀位移”來完成的。2、熱量：系統(tǒng)之間由于溫度不同而傳遞的 能量 3-1-2 熱力學(xué)第一定律 內(nèi)能 焦耳實驗T1絕熱壁3、內(nèi)能 3-1-2 熱力學(xué)第一定律 內(nèi)能 焦耳實驗TT21絕熱壁溫度上升攪拌器3、內(nèi)能 3-1-2 熱力學(xué)第一定律 內(nèi)能 焦耳實驗TT21絕熱壁攪拌器外界對系統(tǒng)作功使系統(tǒng)狀態(tài)改變，根據(jù)能量守恒定律所作的功將以某種能量形式儲存在系統(tǒng)內(nèi)，稱這

2、一能量為系統(tǒng)的內(nèi)能。溫度上升3、內(nèi)能 3-1-2 熱力學(xué)第一定律 內(nèi)能 在焦耳實驗中，只要初末狀態(tài)一定，不論所經(jīng)歷的過程如何對系統(tǒng)所作的功的數(shù)值是相同的。 在焦耳實驗中，只要初末狀態(tài)一定，不論所經(jīng)歷的過程如何對系統(tǒng)所作的功的數(shù)值是相同的。也就是內(nèi)能的改變只決定于初、末狀態(tài)而與所經(jīng)歷的過程無關(guān)。 在焦耳實驗中，只要初末狀態(tài)一定，不論所經(jīng)歷的過程如何對系統(tǒng)所作的功的數(shù)值是相同的。也就是內(nèi)能的改變只決定于初、末狀態(tài)而與所經(jīng)歷的過程無關(guān)。 內(nèi)能是系統(tǒng)狀態(tài)的單值函數(shù)。 在焦耳實驗中，只要初末狀態(tài)一定，不論所經(jīng)歷的過程如何對系統(tǒng)所作的功的數(shù)值是相同的。也就是內(nèi)能的改變只決定于初、末狀態(tài)而與所經(jīng)歷的過程無關(guān)

3、。 內(nèi)能是系統(tǒng)狀態(tài)的單值函數(shù)。 例如：理想氣體的內(nèi)能決定于溫度。 在焦耳實驗中，只要初末狀態(tài)一定，不論所經(jīng)歷的過程如何對系統(tǒng)所作的功的數(shù)值是相同的。也就是內(nèi)能的改變只決定于初、末狀態(tài)而與所經(jīng)歷的過程無關(guān)。 內(nèi)能是系統(tǒng)狀態(tài)的單值函數(shù)。 例如：理想氣體的內(nèi)能決定于溫度。 只對系統(tǒng)傳熱也能使系統(tǒng)的狀態(tài)改變，在這一點上傳熱和作功是等效的。 二、熱力學(xué)第一定律EAE=12+Q 二、熱力學(xué)第一定律EAE=12+吸熱為 + ，QQ 二、熱力學(xué)第一定律EAE=12+吸熱為 + ， 放熱為 QQ 二、熱力學(xué)第一定律EAAE=12+吸熱為 + ， 放熱為 系統(tǒng)對外作功為+，QQ 二、熱力學(xué)第一定律EAAE=12+

4、吸熱為 + ， 放熱為 系統(tǒng)對外作功為+，外界對系統(tǒng)作功為QQ 二、熱力學(xué)第一定律EAAEEE=2112+吸熱為 + ， 放熱為 系統(tǒng)對外作功為+，外界對系統(tǒng)作功為系統(tǒng)的內(nèi)能增量QQ 二、熱力學(xué)第一定律EAAEEE=2112+吸熱為 + ， 放熱為 系統(tǒng)對外作功為+，外界對系統(tǒng)作功為系統(tǒng)的內(nèi)能增量 對于一微小的過程第一定律可表示為：QQ 二、熱力學(xué)第一定律EAAAEEE=2112+吸熱為 + ， 放熱為 系統(tǒng)對外作功為+，外界對系統(tǒng)作功為系統(tǒng)的內(nèi)能增量 對于一微小的過程第一定律可表示為：dE+QQQ 二、熱力學(xué)第一定律ddEAAAEEE=2112+吸熱為 + ， 放熱為 系統(tǒng)對外作功為+，外界

5、對系統(tǒng)作功為系統(tǒng)的內(nèi)能增量 對于一微小的過程第一定律可表示為：ddE+ 熱力學(xué)第一定律的實質(zhì)是包括熱量在內(nèi)的能量守恒和轉(zhuǎn)換定律。 二、熱力學(xué)第一定律QQQd 準靜態(tài)過程功的表達式PdlS 準靜態(tài)過程功的表達式PdlSF=PS 準靜態(tài)過程功的表達式PdlSFdlF=PS A. 準靜態(tài)過程功的表達式dPdlSFdlPSdlF=PS A. 準靜態(tài)過程功的表達式dPdlSF=dlPSdlF=PS A.P dV 準靜態(tài)過程功的表達式dPdlSF=dlPSdlF=PS A.P dVA=12P dVVV 準靜態(tài)過程功的表達式dp1212pPdldoSF=dlP dPSdlF=PS A. 功的幾何意義: 功在

6、數(shù)值上等于P V 圖上過程曲線下的面積。VVVVVA=12P dVVV 準靜態(tài)過程功的表達式d熱力學(xué)第一定律可表達為：熱力學(xué)第一定律可表達為： Q = dE + P dV d微分形式熱力學(xué)第一定律可表達為：21Q=EE+P dV Q = dE + P dV d微分形式積分形式熱力學(xué)第一定律可表達為：21abab.PVOmn=EE+P dVVVQ Q = dE + P dV d微分形式積分形式熱力學(xué)第一定律可表達為：21abab.PVOmnamb和anb過程所作的功不同，吸收的熱量也不同。=EE+P dVVVQ Q = dE + P dV d微分形式積分形式熱力學(xué)第一定律可表達為：21abab.

7、PVOmnamb和anb過程所作的功不同，吸收的熱量也不同。所以功、熱量和所經(jīng)歷的過程有關(guān)，而內(nèi)能改變只決定于初末態(tài)和過程無關(guān)。=EE+P dVVVQ Q = dE + P dVd微分形式積分形式三、熱容量 三、熱容量 在一定過程中，體系吸收熱量 Q 與溫度T 的變化率。即 C = dQ/dT （J/K0）三、熱容量 在一定過程中，體系吸收熱量 Q 與溫度T 的變化率。即 C = dQ/dT （J/K0）體系為單位摩爾，則稱摩爾熱容 C(J/molK0)三、熱容量 在一定過程中，體系吸收熱量 Q 與溫度T 的變化率。即 C = dQ/dT （J/K0）體系為單位摩爾，則稱摩爾熱容 C(J/mo

8、lK0)體系為單位質(zhì)量，則稱比熱(容) c(J/kgK0)三、熱容量 在一定過程中，體系吸收熱量 Q 與溫度T 的變化率。即 C = dQ/dT （J/K0）體系為單位摩爾，則稱摩爾熱容 C(J/molK0)體系為單位質(zhì)量，則稱比熱(容) c(J/kgK0)定壓熱容：CP =(dQ/dT)P = CP 三、熱容量 在一定過程中，體系吸收熱量 Q 與溫度T 的變化率。即 C = dQ/dT （J/K0）體系為單位摩爾，則稱摩爾熱容 C(J/molK0)體系為單位質(zhì)量，則稱比熱(容) c(J/kgK0)定壓熱容：CP =(dQ/dT)P = CP CP - 稱定壓摩爾熱容三、熱容量 在一定過程中，

9、體系吸收熱量 Q 與溫度T 的變化率。即 C = dQ/dT （J/K0）體系為單位摩爾，則稱摩爾熱容 C(J/molK0)體系為單位質(zhì)量，則稱比熱(容) c(J/kgK0)定壓熱容：CP =(dQ/dT)P = CP CP - 稱定壓摩爾熱容定體熱容：CV =(dQ/dT)V = CV 三、熱容量 在一定過程中，體系吸收熱量 Q 與溫度T 的變化率。即 C = dQ/dT （J/K0）體系為單位摩爾，則稱摩爾熱容 C(J/molK0)體系為單位質(zhì)量，則稱比熱(容) c(J/kgK0)定壓熱容：CP =(dQ/dT)P = CP CP - 稱定壓摩爾熱容定體熱容：CV =(dQ/dT)V =

10、CV CV - 稱定體摩爾熱容 理想氣體的定壓摩爾熱容 CP 和定體摩爾熱容 CV都是常數(shù)。例：理想氣體從 ( P1，V1 ) 絕熱自由膨脹到狀態(tài)( P2 ，2V1 ) ，試求末態(tài)壓強 P2 。例：理想氣體從 ( P1，V1 ) 絕熱自由膨脹到狀態(tài)( P2 ，2V1 ) ，試求末態(tài)壓強 P2 。P1，V1初態(tài)P2 ，2V1例：理想氣體從 ( P1，V1 ) 絕熱自由膨脹到狀態(tài)( P2 ，2V1 ) ，試求末態(tài)壓強 P2 。P1，V1初態(tài)末態(tài)例：理想氣體從 ( P1，V1 ) 絕熱自由膨脹到狀態(tài)( P2 ，2V1 ) ，試求末態(tài)壓強 P2 。解：絕熱過程：Q=0，例：理想氣體從 ( P1，V1

11、) 絕熱自由膨脹到狀態(tài)( P2 ，2V1 ) ，試求末態(tài)壓強 P2 。解：絕熱過程：Q=0，自由膨脹過程：A=0例：理想氣體從 ( P1，V1 ) 絕熱自由膨脹到狀態(tài)( P2 ，2V1 ) ，試求末態(tài)壓強 P2 。解：絕熱過程：Q=0，自由膨脹過程：A=0由熱力學(xué)第一定律：Q = E2 - E1 +A ，例：理想氣體從 ( P1，V1 ) 絕熱自由膨脹到狀態(tài)( P2 ，2V1 ) ，試求末態(tài)壓強 P2 。解：絕熱過程：Q=0，自由膨脹過程：A=0由熱力學(xué)第一定律：Q = E2 - E1 +A ，得 E2 = E1 即：內(nèi)能不變 例：理想氣體從 ( P1，V1 ) 絕熱自由膨脹到狀態(tài)( P2 ，2V1 ) ，試求末態(tài)壓強 P2 。解：絕熱過程：Q=0，自由膨脹過程：A=0由熱力學(xué)第一定律：Q = E2 - E1 +A ，得 E2 = E1 即：內(nèi)能不變 因理想氣體內(nèi)能只決定于溫度，故 T2 =T1例：理想氣體從 ( P1，V1 ) 絕熱自由膨脹到狀態(tài)( P2 ，2V1 ) ，試求末態(tài)壓強 P2 。解：絕熱過程：Q=0，自由膨脹過程：A=0由熱力學(xué)第一定律：Q = E2 - E1 +A ，得 E2 = E1 即：內(nèi)能不變 因理想氣體內(nèi)能只決定于溫度，故 T2 =T1理想氣體的狀態(tài)方程：P2V2 /T2 = P1V1 /T1 例：理想氣體從 ( P1，