熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ)熱力學(xué)基礎(chǔ)第第第第 八八八八 章章章章1本章目錄本章目錄8-18-1 準(zhǔn)靜態(tài)過程準(zhǔn)靜態(tài)過程 功功 熱量熱量8-28-2 熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第一定律 內(nèi)能內(nèi)能8-38-3 理想氣體的等體過程和等壓過程理想氣體的等體過程和等壓過程 摩爾熱容摩爾熱容8-48-4 理想氣體的等溫過程和絕熱過程理想氣體的等溫過程和絕熱過程物理學(xué)物理學(xué)第五版第五版8-58-5 循環(huán)過程循環(huán)過程 卡諾循環(huán)卡諾循環(huán)2 第 一節(jié)準(zhǔn)靜態(tài)過程 功 熱量 3一、準(zhǔn)靜態(tài)過程一、準(zhǔn)靜態(tài)過程*準(zhǔn)靜態(tài)過程是理想化過程、準(zhǔn)靜態(tài)過程是理想化過程、無限無限具有相對(duì)意義具有相對(duì)意義 熱力學(xué)系統(tǒng)在外界影響下發(fā)生的狀態(tài)變化稱為熱熱力學(xué)系統(tǒng)在外界影響下發(fā)生的狀態(tài)變化稱為熱力學(xué)過程，簡(jiǎn)稱過程力學(xué)過程，簡(jiǎn)稱過程 在過程進(jìn)行中的任一時(shí)刻，系統(tǒng)都在過程進(jìn)行中的任一時(shí)刻，系統(tǒng)都無限無限接近平接近平衡態(tài)，這樣的過程稱為準(zhǔn)靜態(tài)過程衡態(tài)，這樣的過程稱為準(zhǔn)靜態(tài)過程。4 準(zhǔn)靜態(tài)過程準(zhǔn)靜態(tài)過程（理想化的過程）（理想化的過程）準(zhǔn)靜態(tài)過程：從一個(gè)平衡態(tài)到另一平衡態(tài)所經(jīng)過準(zhǔn)靜態(tài)過程：從一個(gè)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)的過程的每一中間狀態(tài)均可近似當(dāng)作平衡態(tài)的過程.氣體氣體活塞活塞砂子砂子125二二 功功（過程量）（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(dòng)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)的變化狀態(tài)的變化.準(zhǔn)靜態(tài)過程功的計(jì)算準(zhǔn)靜態(tài)過程功的計(jì)算注意：注意：作功與過程有關(guān)作功與過程有關(guān).W=W=曲線下包圍的面積曲線下包圍的面積6功的計(jì)算功的計(jì)算:s 若若W0 系統(tǒng)對(duì)外界作功系統(tǒng)對(duì)外界作功若若 W 0 0 系統(tǒng)吸熱系統(tǒng)吸熱 E 0 0 系統(tǒng)內(nèi)能增加系統(tǒng)內(nèi)能增加 W 0 0 系統(tǒng)對(duì)外界作功系統(tǒng)對(duì)外界作功 熱力學(xué)第一定律是反映熱現(xiàn)象中熱力學(xué)第一定律是反映熱現(xiàn)象中 能量轉(zhuǎn)化與守恒的定律。能量轉(zhuǎn)化與守恒的定律。14 1）能量轉(zhuǎn)換和守恒定律能量轉(zhuǎn)換和守恒定律.第一類永動(dòng)機(jī)是不第一類永動(dòng)機(jī)是不可能制成的可能制成的.2）實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，自然界的普遍規(guī)律實(shí)驗(yàn)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)，自然界的普遍規(guī)律.+系統(tǒng)吸熱系統(tǒng)吸熱系統(tǒng)放熱系統(tǒng)放熱內(nèi)能增加內(nèi)能增加內(nèi)能減少內(nèi)能減少系統(tǒng)對(duì)外界做功系統(tǒng)對(duì)外界做功外界對(duì)系統(tǒng)做功外界對(duì)系統(tǒng)做功第一定律的符號(hào)規(guī)定第一定律的符號(hào)規(guī)定物理意義物理意義15 第 三 節(jié)理想氣體的等體過程和等壓過程16單位單位一一 等體過程等體過程 定體摩爾熱容定體摩爾熱容熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第一定律特性特性 常量常量 定體摩爾熱容定體摩爾熱容:理想氣體在等體過程中吸理想氣體在等體過程中吸收的熱量收的熱量 ，使溫度升高，使溫度升高 ,其定體摩爾熱容為其定體摩爾熱容為過程方程過程方程 常量常量17熱力學(xué)第一定律熱力學(xué)第一定律 等體過程中，外界傳給氣體的熱量等體過程中，外界傳給氣體的熱量全部用來增加氣體的內(nèi)能，系統(tǒng)對(duì)外不全部用來增加氣體的內(nèi)能，系統(tǒng)對(duì)外不作功。作功。由于理想氣體內(nèi)能是溫度的單值函數(shù)，故由于理想氣體內(nèi)能是溫度的單值函數(shù)，故只要始末溫度已知，只要始末溫度已知，上述公式可適用于任一上述公式可適用于任一過程。過程。1812二二 等壓過程等壓過程 定壓摩爾熱容定壓摩爾熱容過程方程過程方程 常量常量熱一律熱一律特特 性性 常量常量功功 定壓摩爾熱容定壓摩爾熱容:理想氣體在等壓過程中吸理想氣體在等壓過程中吸收的熱量收的熱量 ，溫度升高，溫度升高 ，其定壓摩爾熱容為，其定壓摩爾熱容為W19 摩爾熱容比摩爾熱容比 20等壓過程等壓過程:熱一律為熱一律為21 定體摩爾熱容定體摩爾熱容 定壓摩爾熱容定壓摩爾熱容三三 理想氣體的內(nèi)能和摩爾熱容理想氣體的內(nèi)能和摩爾熱容 1 mol 理想氣體的內(nèi)能理想氣體的內(nèi)能 分子的平均能量分子的平均能量22對(duì)于剛性分子對(duì)于剛性分子23例例1.0.02kg 的氦氣（視為理想氣體）的氦氣（視為理想氣體）,溫度由溫度由 17C 升為升為27 C,若在升溫過程中若在升溫過程中,（1）體積）體積保持不變；（保持不變；（2）壓強(qiáng)保持不變；試分別求出）壓強(qiáng)保持不變；試分別求出氣體內(nèi)能的改變、吸收的熱量、外界對(duì)氣體作氣體內(nèi)能的改變、吸收的熱量、外界對(duì)氣體作的功。的功。2425例例2.1 mol單原子理想氣體從單原子理想氣體從300 K加熱到加熱到350 K，問在下列兩過程中吸收了多少熱量，問在下列兩過程中吸收了多少熱量?增加增加了多少內(nèi)能了多少內(nèi)能?對(duì)外作了多少功對(duì)外作了多少功?(1)體積保持不變；體積保持不變；(2)壓強(qiáng)保持不變壓強(qiáng)保持不變解解：(1)等體過程等體過程26 (2)等壓過等壓過程程27VPAB*O答答：（：（B）例例3 一定量的理想氣體，由平衡態(tài)一定量的理想氣體，由平衡態(tài) A B，則則無論經(jīng)過什么過程，系統(tǒng)必然：無論經(jīng)過什么過程，系統(tǒng)必然：（A）對(duì)外作正功；對(duì)外作正功；（B）內(nèi)能增加；內(nèi)能增加；（C）從外界吸熱；從外界吸熱；（D）向外界放熱。向外界放熱。功功和和熱量都是過程量熱量都是過程量,始末狀態(tài)確定后，不同過始末狀態(tài)確定后，不同過程，功和熱量是不同的程，功和熱量是不同的;而內(nèi)能是狀態(tài)量只決定于始而內(nèi)能是狀態(tài)量只決定于始末狀態(tài)末狀態(tài),與過程無關(guān)與過程無關(guān).28 例例4 4 一定量的理想氣體從體積一定量的理想氣體從體積 膨脹到體積膨脹到體積 分別經(jīng)過如下的過程，其中吸熱最多的過程是什么過分別經(jīng)過如下的過程，其中吸熱最多的過程是什么過程程?（A-BA-B等壓過程；等壓過程；A-CA-C 等溫過程；等溫過程；A-DA-D 絕熱過程）絕熱過程）解解ABCD29過程過程內(nèi)能增量?jī)?nèi)能增量E/J作功作功 W/J吸熱吸熱 Q/JAB050BC-50CD-50-150DAABCD 循環(huán)效率循環(huán)效率 例例5 一定量理想氣體的一定量理想氣體的循環(huán)過程如循環(huán)過程如 P V 圖所示，圖所示，請(qǐng)?zhí)顚懕砀裰械目崭裾?qǐng)?zhí)顚懕砀裰械目崭?50500-100150015025%pVACBD等溫等溫絕熱絕熱30 例例6：一定量的理想氣體經(jīng)歷一定量的理想氣體經(jīng)歷 acb 過程時(shí)吸熱過程時(shí)吸熱 500 J，則經(jīng)歷則經(jīng)歷acbda 過程時(shí)，吸熱多少過程時(shí)，吸熱多少？解解:ebad1414c31VpAB*O12絕熱絕熱例例7：討論理想氣體下圖過程中，各過程討論理想氣體下圖過程中，各過程 的正負(fù)的正負(fù)。A BA 2 BA 1 B32 例例8 已知已知 2 mol 氦氣氦氣 先等先等壓膨脹體積倍增，后絕熱膨脹至原溫度壓膨脹體積倍增，后絕熱膨脹至原溫度.（1）畫畫 p V 圖；圖；（2）在這過程中氦氣在這過程中氦氣吸熱吸熱.pV/ABCO2040（3）A B-C 過程氦氣的內(nèi)能過程氦氣的內(nèi)能 變化變化（4）A B-C 過程氣體作的總功過程氣體作的總功33pO123V解解（1）1 2 例例9 1mol 雙原子分子理想氣體經(jīng)過如圖的過程，其雙原子分子理想氣體經(jīng)過如圖的過程，其中中1 2 為直線過程為直線過程、2 3 為絕熱過程、為絕熱過程、3 1 為等溫為等溫過程過程.已知已知 T1,T2=2T1,V3=8V1.求：（求：（1）各過程的各過程的功、熱量和內(nèi)能變化；功、熱量和內(nèi)能變化；（2）此循環(huán)熱機(jī)效率此循環(huán)熱機(jī)效率.342 33 1Op123V解解 （2）35pTbcO例例10 如圖所示的兩過程如圖所示的兩過程求求：兩過程：兩過程 和和 關(guān)系關(guān)系VpbcO過程過程過程過程36