準(zhǔn)靜態(tài)過程功熱量內(nèi)能熱力學(xué)第一定律等體過程等壓過程摩爾熱容等溫過程和絕熱過程

5.5準(zhǔn)靜態(tài)過程功熱量大學(xué)物理（上）5熱力學(xué)基礎(chǔ)

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12一準(zhǔn)靜態(tài)過程（理想化的過程）二功（過程量）功是能量傳遞和轉(zhuǎn)換的量度，它引起系統(tǒng)熱運(yùn)動狀態(tài)的變化.準(zhǔn)靜態(tài)過程功的計算注意：做功與過程有關(guān).宏觀運(yùn)動能量熱運(yùn)動能量功的幾何意義：功在數(shù)值上等于p-V

圖上過程曲線下的面積系統(tǒng)的邊界發(fā)生宏觀位移，產(chǎn)生系統(tǒng)的內(nèi)能轉(zhuǎn)化的過程叫做功。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.1）過程量：與過程有關(guān)；2）等效性：改變系統(tǒng)熱運(yùn)動狀態(tài)的作用相同；

宏觀運(yùn)動能量分子熱運(yùn)動能量功分子熱運(yùn)動能量分子熱運(yùn)動能量熱量3）功與熱量的物理本質(zhì)（能量轉(zhuǎn)換）不同.1卡

=4.18J，1J=0.24

卡功與熱量的異同5.5內(nèi)能熱力學(xué)第一定律大學(xué)物理（上）5熱力學(xué)基礎(chǔ)一

系統(tǒng)的內(nèi)能系統(tǒng)內(nèi)能對理想氣體——溫度的單值函數(shù)當(dāng)溫度由T1變化到T2時，系統(tǒng)的內(nèi)能變化為ΔE

只跟始末狀態(tài)的溫度有關(guān)，與過程無關(guān)改變系統(tǒng)內(nèi)能的兩種方法：做功和熱傳遞熱力學(xué)系統(tǒng)所要研究的對象，簡稱系統(tǒng)與系統(tǒng)發(fā)生作用的環(huán)境外界

系統(tǒng)內(nèi)能的增量只與系統(tǒng)起始和終了狀態(tài)的溫度有關(guān)，與系統(tǒng)所經(jīng)歷的過程無關(guān).2AB1**2AB1**

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。準(zhǔn)靜態(tài)過程微小過程12**二熱力學(xué)第一定律+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)做功熱力學(xué)第一定律的符號規(guī)定(2)第一類永動機(jī)是不可能實現(xiàn)的。這是熱力學(xué)第一定律的另一種表述形式。(3)此定律只要求系統(tǒng)的初、末狀態(tài)是平衡態(tài)，至于過程中經(jīng)歷的各狀態(tài)則不一定是平衡態(tài)。(4)適用于任何系統(tǒng)（氣、液、固）。第一類永動機(jī)：系統(tǒng)不斷經(jīng)歷狀態(tài)變化后回到初態(tài)，不消耗內(nèi)能，不從外界吸熱，只對外做功(5)實踐經(jīng)驗總結(jié)，自然界的普遍規(guī)律。物理意義(1)實質(zhì)是包含熱現(xiàn)象在內(nèi)的能量守恒與轉(zhuǎn)換定律。5.6理想氣體的等體過程和等壓過程摩爾熱容大學(xué)物理（上）5熱力學(xué)基礎(chǔ)（1）狀態(tài)方程（理想氣體的共性）（2）解決過程中能量轉(zhuǎn)換的問題

在狀態(tài)變化過程中，某一狀態(tài)參量保持不變——等值過程（3）（內(nèi)能較特殊，狀態(tài)函數(shù)）計算各等值過程的熱量、功和內(nèi)能的理論基礎(chǔ)氣體對外做功過程方程內(nèi)能增量吸收的熱量一

等容過程特點：V=常數(shù)

等體降壓

12等容吸熱過程：外界傳給氣體的熱量全部用于增加氣體的內(nèi)能等容放熱過程：氣體放出的熱量為氣體內(nèi)能的減少

等體升壓

12討論:1mol氣體在等體過程中溫度每升高1K

時吸收的熱量定體摩爾熱容Cv,m討論：1.Cv,m

只與分子自由度i

有關(guān)

3.

等容過程：二

等壓過程

特點：p=常數(shù)或熱力學(xué)第一定律過程方程12W等壓膨脹12W等壓壓縮

W

W等壓膨脹過程：氣體吸收的熱量，一部分用于內(nèi)能的增加，一部分用于對外作功。等壓壓縮過程：外界對氣體作的功和內(nèi)能的減少均轉(zhuǎn)化為熱量放出。等壓過程中，W與△E始終同號1mol氣體在等壓過程中溫度升高dT

時吸收的熱量定壓摩爾熱容Cv,m討論：1.Cp,m

只與分子自由度i

有關(guān)

3.

等壓過程：氣體的摩爾熱容摩爾熱容Cm：1mol的物質(zhì)溫度升高(或降低)1K所吸收的熱量

摩爾熱容因不同的物質(zhì)和熱力學(xué)過程而異定體摩爾熱容Cv,m定壓摩爾熱容Cp,m邁耶公式1、Cp,m>CV,m

物理意義：等壓過程吸熱，不僅提高內(nèi)能，而且對外作功2、比熱容比:邁耶公式討論：

理想氣體內(nèi)能變化

定體摩爾熱容

定壓摩爾熱容

摩爾熱容比

理想氣體摩爾熱容理論相關(guān)計算由熱力學(xué)第一定律恒溫?zé)嵩碩12特征過程方程

內(nèi)能增量三等溫過程

怎么求？誰做功？12等溫膨脹W12W等溫壓縮

W

W等溫膨脹:氣體吸收的熱量全部轉(zhuǎn)化為對外作功等溫壓縮:外界對氣體作的功全部轉(zhuǎn)化為熱量放出12與外界無熱量交換的過程絕熱的汽缸壁和活塞熱一律四絕熱過程特征

正確嗎？

怎么求？分離變量得12解得絕熱過程方程的推導(dǎo)或由理想氣體狀態(tài)方程有即——絕熱過程方程絕熱方程常量常量常量12W絕熱膨脹12W絕熱壓縮

W

W絕熱膨脹過程同時降溫降壓絕熱壓縮過程同時升溫升壓絕熱過程曲線的斜率等溫過程曲線的斜率

常量常量ABC常量比較兩曲線交點處的斜率三絕熱線和等溫線1.數(shù)學(xué)方法等溫：引起壓強(qiáng)下降的因素——V

的增加絕熱：引起壓強(qiáng)下降的因素——V

的增加和T

的下降——絕熱線下降比等溫線快等溫Vnp絕熱VnpTp3.微觀解釋p=nkT比較引起p下降的因素2.物理方法等容等壓等溫絕熱特征過程方程準(zhǔn)靜態(tài)過程系統(tǒng)做功A吸收熱量Q內(nèi)能增量ΔE摩爾熱容0練習(xí)與例題解：內(nèi)能是狀態(tài)的函數(shù)，與過程無關(guān)[例]質(zhì)量一定的單原子理想氣體開始時壓力為3大氣壓，體積1升，先等壓膨脹至體積為2升，再等溫膨脹至體積為3升，最后被等容冷卻到壓力為1大氣壓。求氣體在全過程中內(nèi)能的變化，所作的功和吸收的熱量VPAB**o答：（B）

例

一定量的理想氣體，由平衡態(tài)AB，則無論經(jīng)過什么過程，系統(tǒng)必然：

A）對外作正功；B）內(nèi)能增加；

C）從外界吸熱；D）向外界放熱。

功和熱量都是過程量,始末狀態(tài)確定后，不同過程，功和熱量是不同的;而內(nèi)能是狀態(tài)量只決定于始末狀態(tài),與過程無關(guān).

例設(shè)有5mol

的氫氣，最初的壓強(qiáng)為溫度為，求在下列過程中，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(qiáng)各為多少？解

1）等溫過程2）氫氣為雙原子氣體12常量3）對等溫過程對絕熱過程，有12常量VPAB**O12絕熱例：討論理想氣體下圖過程中，各過程的正負(fù)。A—BA—2—BA—1—B放熱吸熱[例]如圖，同一氣體經(jīng)過等壓過程AB,等溫過程AC，絕熱過程AD。問(1)哪個過程作功最多?(2)哪個過程吸熱最多?(3)哪個過程內(nèi)能變化最大?解：(1)曲線下