热力学第一定律及其在等值过程中的应用.ppt

1,热力学第一定律及其在等值过程中的应用,2,设一热力学系统，初始时内能为E1，如果系统吸热，使系统内能增加到E2，系统对外作功A。,在一般情况下，系统内能的改变可能是作功与传热的共同结果。,由能量守恒与转换定律，有：,即,物理意义,热力学第一定律,微小过程：,因为Q、A不是状态函数，不能写成微分。,对准静态过程：,3,.注意内能增量、功、热量的正负规定。,.热功转换不是直接进行的，而是间接的，内能是传递工具。,明确几点：,外界对系统作功，使内能增加，再通过内能降低，系统放热。,系统吸热后，先使内能增加，再通过降低内能对外作功。,.热力学第一定律实际上是能量守恒定律在热力学中的体现。热力学第一定律是从实验中总结出来的。,第一类永动机：即不从外界吸收能量，而不断对外作功的机械。,第一类永动机违反能量守恒定律。,热力学第一定律对准静态过程和非准静态过程均适用。但为便于实际计算，要求初终态为平衡态。,4,等容过程也称等体过程。,系统的体积不变,1.过程特点,3.过程曲线,2.过程方程,等容过程体积不变，P V 图曲线下的面积为 0，气体作功为 0。,4.内能增量,5.功,6.热量,1.等容过程,5,多原子分子气体,内能增量又可写成：,此公式不仅适用于等容过程，对任何过程都适用。,单原子分子气体,双原子分子气体,等容摩尔热容：,7.热力学第一定律的应用,意义：等容过程系统吸热全部转变成内能。,6,系统的压强不变,1.过程特点,3.过程曲线,2.过程方程,4.内能增量,5.功,6.热量,压强不变,7.热力学第一定律的应用,2.等压过程,7,多原子分子气体,CP CV 的物理意义:,1 mol 理想气体温度升高 1 C，对于等容过程,体积不变吸热只增加系统内能；而对于等压过程除了增加系统内能外，还要对外作功，所吸收的热量要更多一些。,单原子分子气体,双原子分子气体,等压摩尔热容：,迈耶公式,8,系统的温度不变,1.过程特点,3.过程曲线,2.过程方程,4.内能增量,5.功,由理想气体状态方程,等温过程的功,（1）,3.等温过程,9,由过程方程,则等温过程的功,原因：对于等温过程温度不变，Q=A，而功是过程量，与过程有关，因而CT也与过程有关，没有意义。,（2）,6.热量,7.热力学第一定律的应用,等温过程,则,意义：等温过程系统吸热全部用来对外作功。,10,系统与外界绝热。无热量交换。,绝热材料,系统对外作功全部靠内能提供。,绝热过程摩尔热容为0。,1.过程特点,3.热力学第一定律的应用,2.内能增量,绝热过程,4.绝热过程,在绝热过程中，P、V、T三个参量同时改变。,11,4.功,定义摩尔热容比,由热力学第一定律的微小过程应用公式,准静态绝热过程,5.过程方程,有：,（1）,两边乘R有,由理想气体状态方程,（2）,全微分,（3）,（3）-（1）式,12,两边同除以 PV,积分,（4）,由（2）式与（4）消 P：,（5）,由（2）式与（4）消V：,（6）,绝热方程,（2）,13,将绝热线与等温线比较。,.等温线斜率,全微分,6.过程曲线,斜率,原因：当气体由图中两线交点所代表的状态继续膨胀相同的体积时，等温过程其压强的增大，仅是由于体积的增大；对于绝热过程，则因系统对外作功，系统的温度将因内能的减小要下降。所以强下降不仅是由于体积的增大，还由于温度的降低。所以绝热线要比待温线陡。,绝热线斜率是等温线斜率的 倍。绝热线要比等温线陡。,.绝热线斜率,全微分,绝热线斜率,14,解：,1.等容降压过程,曲线下面积为 0，,由,例：讨论下列几个过程温度变化、内能增量、功、热量的正负：1.等容降压过程；2.等压压缩过程；,由热力学第一定律,放热,2.等压压缩过程,体积收缩，曲线下面积为负值。,由,由热力学第一定律,放热,15,16,17,1.内能增量,系统温度升高,系统温度降低,2.功,体积膨胀,系统对外界做正功。,体积收缩,系统对外界做负功。,规定内能增量、功、热量的正负,3.热量,系统吸热：,系统放热：,