準靜態(tài)過程 功 熱量

一準靜態(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)均可近似當作平衡態(tài)的過程.氣體活塞砂子124.1熱力學過程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

準靜態(tài)過程功的計算4.2功與熱熱力學能2注意：作功與過程有關(guān).4.2功與熱熱力學能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)過一個準靜態(tài)過程到達末態(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.一熱力學能即內(nèi)能（狀態(tài)量）4.3熱力學能熱力學第一定律72AB1**2AB1**4.3熱力學能熱力學第一定律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熱力學能熱力學第一定律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熱力學能熱力學第一定律10二熱力學第一定律系統(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熱力學能熱力學第一定律11準靜態(tài)過程微變過程4.3熱力學能熱力學第一定律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熱力學能熱力學第一定律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熱力學能熱力學第一定律142010.107.在某一熱力學過程中，若系統(tǒng)吸收熱量為Q、熱力學能增量為U、對外做功為W,則熱力學第一定律可表示為()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.熱力學能增加，從外界吸收熱量

B.熱力學能增加，向外界放出熱量

C.熱力學能減少，從外界吸收熱量

D.熱力學能減少，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第一定律特性常量過程方程常量4.4熱力學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熱力學第一定律對理想氣體等值過程的應(yīng)用20由熱力學第一定律理想氣體4.4熱力學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第一定律特性常量功W4.4熱力學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熱力學第一定律對理想氣體等值過程的應(yīng)用272011.044.4熱力學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第一定律恒溫熱源T12特征常量過程方程常量4.4熱力學第一定律對理想氣體等值過程的應(yīng)用294.4熱力學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，在標準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能的增量是大于、小于還是等于零。4.4熱力學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)的過程叫熱力學循環(huán)過程.由熱力學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熱機熱機效率高溫熱源低溫熱源AB4.6循環(huán)過程50致冷機致冷系數(shù)致冷機高溫熱源AB低溫熱源4.6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)外均處于標準狀態(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.(標準狀態(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.非準靜態(tài)過程為不可逆過程.4.7宏觀過程的方向性59準靜態(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.

一熱力學第二定律的兩種表述

4.8熱力學第二定律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熱力學第二定律63

永動機的設(shè)想圖4.8熱力學第二定律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.高溫熱源低溫熱源卡諾致冷機WABCD4.8熱力學第二定律66注意

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

熱力學第二定律的實質(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)從熱力學概率小的狀態(tài)向熱力學概率大的狀態(tài)進行的過程.

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熱力學第二定律的微觀實質(zhì)和統(tǒng)計意義72

N

1