準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程 功 熱量

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

1

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

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

通過(guò)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(guò)程量：與過(guò)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(yùn)動(dòng)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(guò)一個(gè)準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程到達(dá)末態(tài)，其體積變?yōu)閂2=5×10-3m3。設(shè)此過(guò)程的過(guò)程方程為P=10/V2(Pa)，求在這個(gè)過(guò)程中氣體對(duì)外界所做的功。4.2功與熱熱力學(xué)能6

實(shí)驗(yàn)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(guò)什么過(guò)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(guò)程無(wú)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(duì)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(guò)程微變過(guò)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(duì)外界做功外界對(duì)系統(tǒng)做功第一定律的符號(hào)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(dòng)機(jī)是不可能制成的.（2）實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)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(guò)程中，若系統(tǒng)吸收熱量為Q、熱力學(xué)能增量為U、對(duì)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(gè)準(zhǔn)靜態(tài)過(guò)程，溫度升高，同時(shí)氣體對(duì)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(jì)算各等值過(guò)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(guò)程中能量轉(zhuǎn)換的問(wèn)題4.4熱力學(xué)第一定律對(duì)理想氣體等值過(guò)程的應(yīng)用17（3）（理想氣體的狀態(tài)函數(shù)）

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

理想氣體在等體過(guò)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(duì)理想氣體等值過(guò)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(duì)理想氣體等值過(guò)程的應(yīng)用2112二等壓過(guò)程摩爾定壓熱容過(guò)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(duì)理想氣體等值過(guò)程的應(yīng)用22摩爾定壓熱容:

理想氣體在等壓過(guò)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(duì)理想氣體等值過(guò)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(duì)理想氣體等值過(guò)程的應(yīng)用24三個(gè)量：4.4熱力學(xué)第一定律對(duì)理想氣體等值過(guò)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(gè)等壓過(guò)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(duì)理想氣體等值過(guò)程的應(yīng)用262010.0724.一定量的理想氣體經(jīng)歷一個(gè)等壓過(guò)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(gè)等體過(guò)程，溫度也變化ΔT，則氣體在等體過(guò)程中吸收的熱量QV=_____________J.4.4熱力學(xué)第一定律對(duì)理想氣體等值過(guò)程的應(yīng)用272011.044.4熱力學(xué)第一定律對(duì)理想氣體等值過(guò)程的應(yīng)用28一等溫過(guò)程由熱力學(xué)第一定律恒溫?zé)嵩碩12特征常量過(guò)程方程常量4.4熱力學(xué)第一定律對(duì)理想氣體等值過(guò)程的應(yīng)用294.4熱力學(xué)第一定律對(duì)理想氣體等值過(guò)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(duì)理想氣體等值過(guò)程的應(yīng)用312010.074.將儲(chǔ)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(lái)的4倍，則氣體的壓強(qiáng)將變?yōu)樵瓉?lái)的()

A.1倍

B.2倍

C.3倍

D.4倍

3233

例題4-2一氣缸中儲(chǔ)有氮?dú)猓ㄒ暈閯傂苑肿永硐霘怏w），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(shí)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(jì)）4.4熱力學(xué)第一定律對(duì)理想氣體等值過(guò)程的應(yīng)用34

例題4-3溫度為25oC、壓強(qiáng)為1atm的1mol剛性雙原子分子理想氣體，經(jīng)等溫過(guò)程體積膨脹至原來(lái)的3倍。計(jì)算這個(gè)過(guò)程中氣體對(duì)外所做的功和所吸收的熱量。4.4熱力學(xué)第一定律對(duì)理想氣體等值過(guò)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(guò)程，其中12是等壓過(guò)程，23是等體過(guò)程，31是等溫過(guò)程。試分別討論這三個(gè)過(guò)程中，氣體吸收的熱量、對(duì)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(duì)理想氣體等值過(guò)程的應(yīng)用3612絕熱過(guò)程與外界無(wú)熱量交換的過(guò)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(guò)程37由熱力學(xué)第一定律有12W4.5理想氣體的絕熱過(guò)程38若已知及由可得4.5理想氣體的絕熱過(guò)程39

絕熱過(guò)程方程的推導(dǎo)124.5理想氣體的絕熱過(guò)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(guò)程4112W絕熱膨脹12W絕熱壓縮

W

W4.5理想氣體的絕熱過(guò)程4243

例1設(shè)有5mol的氫氣，最初溫度，壓強(qiáng)，求下列過(guò)程中把氫氣壓縮為原體積的1/10需作的功:（1）等溫過(guò)程（2）絕熱過(guò)程（3）經(jīng)這兩過(guò)程后，氣體的壓強(qiáng)各為多少？12常量4.5理想氣體的絕熱過(guò)程44解（1）等溫過(guò)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(guò)程45（3）對(duì)等溫過(guò)程對(duì)絕熱過(guò)程，有12常量4.5理想氣體的絕熱過(guò)程46

例4-5

一定量的氮?dú)猓ㄒ暈閯傂苑肿永硐霘怏w），溫度為300K，壓強(qiáng)為1.013×105Pa，將它絕熱壓縮，使其體積變?yōu)樵瓉?lái)體積的1/5，求絕熱壓縮后的壓強(qiáng)和溫度。4.5理想氣體的絕熱過(guò)程47

系統(tǒng)經(jīng)過(guò)一系列變化狀態(tài)過(guò)程后，又回到原來(lái)的狀態(tài)的過(guò)程叫熱力學(xué)循環(huán)過(guò)程.由熱力學(xué)第一定律特征一循環(huán)過(guò)程AB4.6循環(huán)過(guò)程48凈功總吸熱二熱機(jī)效率和致冷機(jī)的致冷系數(shù)熱機(jī)（正循環(huán)）致冷機(jī)（逆循環(huán)）凈吸熱總放熱（取絕對(duì)值）2Q4.6循環(huán)過(guò)程49熱機(jī)熱機(jī)效率高溫?zé)嵩吹蜏責(zé)嵩碅B4.6循環(huán)過(guò)程50致冷機(jī)致冷系數(shù)致冷機(jī)高溫?zé)嵩碅B低溫?zé)嵩?.6循環(huán)過(guò)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(guò)程，bc和da為等體過(guò)程，設(shè)V2=2V1，T1=300K，T2=200K，求此循環(huán)效率.吸放abdcpV1V2o4.6循環(huán)過(guò)程53例2汽油機(jī)可近似看成如圖循環(huán)過(guò)程(Otto循環(huán))，其中AB和CD為絕熱過(guò)程，求此循環(huán)效率.解吸放CDBApV1V2o4.6循環(huán)過(guò)程54又BC和DA是絕熱過(guò)程：所以V吸放CDBApV1V2o4.6循環(huán)過(guò)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(jì).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(gè)容器前經(jīng)歷的是什么等值過(guò)程?(2)求氣體恰好充滿整個(gè)容器時(shí)的溫度T1，以及在該膨脹過(guò)程中吸收的熱量Q1；(3)氣體恰好充滿整個(gè)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(guò)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(qiáng)為p0，體積為V0.該氣體分別經(jīng)歷如圖所示的三個(gè)過(guò)程后，體積膨脹為2V0.求在這三個(gè)過(guò)程中氣體對(duì)外做的功.(1)等壓過(guò)程ab；(2)等溫過(guò)程ac；(3)絕熱過(guò)程ad.57

可逆過(guò)程

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

1開爾文說(shuō)法不可能制造出這樣一種循環(huán)工作的熱機(jī)，它只使單一熱源冷卻來(lái)做功，而不放出熱量給其它物體，或者說(shuō)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(guò)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(guò)程.12W

W4.8熱力學(xué)第二定律63

永動(dòng)機(jī)的設(shè)想圖4.8熱力學(xué)第二定律642克勞修斯說(shuō)法

不可能把熱量從低溫物體自動(dòng)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(jī)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(jī)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(shí)驗(yàn)和經(jīng)驗(yàn)的總結(jié).3熱力學(xué)第二定律可有多種說(shuō)法，每種說(shuō)法都反映了自然界過(guò)程進(jìn)行的方向性.2熱力學(xué)第二定律開爾文說(shuō)法與克勞修斯說(shuō)法具有等效性.4.8熱力學(xué)第二定律67無(wú)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(shí)質(zhì)：自然界一切與熱現(xiàn)象有關(guān)的實(shí)際宏觀過(guò)程都是不可逆的.一無(wú)序4.9熱力學(xué)第二定律的微觀實(shí)質(zhì)和統(tǒng)計(jì)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(kuò)散過(guò)程自發(fā)外力壓縮4.9熱力學(xué)第二定律的微觀實(shí)質(zhì)和統(tǒng)計(jì)意義69不可逆過(guò)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(guò)程.

一切自發(fā)過(guò)程的普遍規(guī)律

概率小的狀態(tài)概率大的狀態(tài)二無(wú)序度和微觀狀態(tài)數(shù)4.9熱力學(xué)第二定律的微觀實(shí)質(zhì)和統(tǒng)計(jì)意義70討論個(gè)粒子在空間的分布問(wèn)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(shí)質(zhì)和統(tǒng)計(jì)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(shí)質(zhì)和統(tǒng)計(jì)意義72

N

1