高二物理競(jìng)賽課件：熱力學(xué)第一定律對(duì)理想氣體準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程的應(yīng)用

第六章熱力學(xué)基礎(chǔ)§6-2熱力學(xué)第一定律

對(duì)理想氣體準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程的應(yīng)用打開(kāi)一個(gè)飲料容器時(shí)，在開(kāi)口周?chē)鷷?huì)形成一層細(xì)霧，并噴濺出一些液體。

（照片中，霧是環(huán)繞在塞子周?chē)陌自疲瑖姙R出的水在云里形成線條）26.熱力學(xué)基礎(chǔ)6.1熱力學(xué)第零定律和第一定律6.2熱力學(xué)第一定律對(duì)理想氣體準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程的應(yīng)用6.3循環(huán)過(guò)程卡諾循環(huán)6.4熱力學(xué)第二定律6.5可逆過(guò)程與不可逆過(guò)程卡諾定理6.6

熵玻爾茲曼關(guān)系6.7熵增加原理熱力學(xué)第二定律的統(tǒng)計(jì)意義6.8*耗散結(jié)構(gòu)信息熵

等體過(guò)程氣體的摩爾定體熱容

等壓過(guò)程氣體的摩爾定壓熱容

等溫過(guò)程

絕熱過(guò)程*多方過(guò)程3應(yīng)用1：等體過(guò)程

由熱力學(xué)第一定律，有：對(duì)有限的等體過(guò)程，有:表明:在等體過(guò)程中，氣體吸收的熱量Q全部用來(lái)增加氣體的

內(nèi)能E，而系統(tǒng)沒(méi)有對(duì)外作功封閉容器內(nèi)的各種熱力學(xué)過(guò)程都是近似的等體過(guò)程。4

1克重的水需要4.2焦耳來(lái)加熱升高1度。

氣體熱容：在沒(méi)有化學(xué)反應(yīng)和相變條件下，溫度升高1K所需的熱量。

5

摩爾熱容：一摩爾物質(zhì)溫度升高1度所吸收的熱量。

[J/(mol·K)]摩爾定壓熱容：系統(tǒng)壓強(qiáng)保持不變過(guò)程中的熱容

。

因熱量與具體過(guò)程有關(guān)，所以對(duì)同一個(gè)系統(tǒng)不同的過(guò)程其熱容不同.摩爾定體熱容：系統(tǒng)體積保持不變過(guò)程中的熱容

。

6摩爾定體熱容由摩爾定體熱容定義：由等體過(guò)程：計(jì)算理想氣體內(nèi)能變化的通式！由理想氣體的內(nèi)能：僅與分子自由度有關(guān)，與溫度無(wú)關(guān)！應(yīng)用1：等體過(guò)程7應(yīng)用2：等壓過(guò)程

由熱力學(xué)第一定律：表明:在等壓過(guò)程中，理想氣體吸收的熱量Q

一部分用來(lái)增加氣體的內(nèi)能E，另一部分使氣體對(duì)外作功A。8摩爾定壓熱容由摩爾定壓熱容定義：由等壓過(guò)程：(Mayer)

邁耶公式：表明:在等壓過(guò)程中，1mol理想氣體，溫度升高lK時(shí)，

要比其等體過(guò)程多吸收8.3lJ的熱量，用于對(duì)外作功應(yīng)用2：等壓過(guò)程9Mayer

公式表明:在等壓過(guò)程中，1mol理想氣體，溫度升高lK時(shí)，要比其等體過(guò)程多吸收8.3lJ的熱量，用于對(duì)外作功。意義：在具有相同初末態(tài)的過(guò)程中，等壓過(guò)程吸收的熱量大于等容過(guò)程中吸收的熱量。1mol理想氣體溫度升高1K，對(duì)于等容過(guò)程，體積不變，吸收的熱量全部用于增加系統(tǒng)的內(nèi)能。

應(yīng)用2：等壓過(guò)程10例題6-1一氣缸中貯有氮?dú)猓|(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。試求：氣體膨脹時(shí)所作的功A、氣體內(nèi)能的增量E以及氣體所吸收的熱量Qp。（活塞的質(zhì)量以及它與氣缸壁的摩擦均可略去）

解：因過(guò)程是等壓的，得所吸收的熱量：應(yīng)用2：等壓過(guò)程11應(yīng)用3：等溫過(guò)程特點(diǎn)：dT=

0,dE=

0

（因理想氣體內(nèi)能只是溫度的函數(shù)）

由熱力學(xué)第一定律：恒溫?zé)嵩聪到y(tǒng)吸熱全部用來(lái)對(duì)外做功。在等溫膨脹過(guò)程中，理想氣體所吸取的熱量全部轉(zhuǎn)化為對(duì)外所作的功；在等溫壓縮過(guò)程中，外界對(duì)理想氣體所作的功，將全部轉(zhuǎn)化為傳給恒溫?zé)嵩吹臒崃俊?2應(yīng)用3：等溫過(guò)程特點(diǎn)：dT=

0,dE=

0

（因理想氣體內(nèi)能只是溫度的函數(shù)）狀態(tài)方程：pV

=恒量，（p1V1

=

p2V2

）由熱力學(xué)第一定律：恒溫?zé)嵩匆颍合到y(tǒng)吸熱全部用來(lái)對(duì)外做功13小結(jié)等體過(guò)程

(V=Const.)

等壓過(guò)程

(p=Const.)

等溫過(guò)程

(T=Const.)

（直接）(Mayer公式)教材P216.表6-214補(bǔ)充例題20mol氧氣由狀態(tài)1變化到狀態(tài)2所經(jīng)歷的過(guò)程如圖，

（1）沿1a2路徑；（2）沿12直線。試分別求出這兩個(gè)過(guò)程中的A與Q以及氧氣內(nèi)能的變化E2-E1。

氧分子當(dāng)成剛性分子理想氣體看待。

V/LP(1.013×105)Pa52010501a2解：（1）1a2過(guò)程1a:等體過(guò)程，所以A1a＝015補(bǔ)充例題解：（1）1a2過(guò)程a2:等壓過(guò)程V/LP(1.013×105)Pa52010501a2另一解法：16補(bǔ)充例題解：（1）1a2過(guò)程V/LP(1.013×105)Pa52010501a2氣體對(duì)外作負(fù)功。外界對(duì)氣體作功。氣體向外界放熱。氣體內(nèi)能減少了。符合熱力學(xué)第一定律？17補(bǔ)充例題解：（1）12過(guò)程V/LP(1.013×105)Pa52010501a2功：直線下的面積。因氣體被壓縮，外界對(duì)氣體作正功。氣體內(nèi)能的增量：由熱力學(xué)第一定律：比較上述2個(gè)過(guò)程：內(nèi)能的變化與過(guò)程無(wú)關(guān)；內(nèi)能是系統(tǒng)“狀態(tài)”的函數(shù)。功和熱量隨過(guò)程不同而不同；功和熱量是“過(guò)程量”。18絕熱過(guò)程絕熱過(guò)程：系統(tǒng)和外界沒(méi)有熱量交換的過(guò)程。例如：良好絕熱材料包圍的系統(tǒng)發(fā)生的過(guò)程；進(jìn)行得較快(仍是準(zhǔn)靜態(tài))而來(lái)不及和外界交換熱量的過(guò)程。

特點(diǎn)：由熱力學(xué)第一定律：

19絕熱過(guò)程方程

熱容比：教材P215圖6-820絕熱過(guò)程方程（推導(dǎo)）推導(dǎo)：熱容比：熱力學(xué)第一定律+絕熱特征：因絕熱過(guò)程中p、V、T都在變，對(duì)理想氣體狀態(tài)方程求微分：(1)(1)中的dT代入得：積分得：(自己推導(dǎo)…)21絕熱過(guò)程應(yīng)用打開(kāi)一個(gè)飲料容器時(shí)，在開(kāi)口周?chē)鷷?huì)形成一層細(xì)霧，并噴濺出一些液體。

（照片中